(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210810971.7 (22)申请日 2022.07.11 (71)申请人 刘喆 地址 330038 江西省南昌市红谷滩区丰和 中大道912号 (72)发明人 刘喆　 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) E02D 15/02(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种薄壁大体积混凝土减少温度应力的垂 直管冷方法 (57)摘要 本发明提供了一种地铁车站侧墙薄壁大体 积混凝土降低水化热、 减少温度应力的垂直管冷 方法， 首先采用有限元数值分析方法对混凝土水 化热温度进行仿真模拟， 根据温度分布及应力应 变变化过程布置冷却水管， 通过调整冷却水管间 距使混凝土内部温度趋于均匀， 减少温差。 总管 安装在侧墙底部距离底板500mm处， 垂直冷水管 间隔一定距离与总管相连， 采用橡胶水管向位于 中部的进水管注入15℃~20℃的冷水， 通过调节 每个出水管顶端安装的排水控制开关控制冷却 水的流量。 冷却水流经混凝土内部降低混凝土的 水化热， 减少温度应力， 垂直水管顶部流出的冷 却水可以用作侧墙混凝土养护以提高混凝土质 量。 该方法便于施工操作， 节省管冷系统材料， 可 以降低混凝土水化热， 减少温度应力， 有效控制 温度裂缝。 权利要求书1页 说明书4页 附图7页 CN 114925582 A 2022.08.19 CN 114925582 A 1.采用有限元数值分析方法对侧墙混凝土水化热产生的温度场进行仿真模拟， 根据温 度分布及应力应变变化过程布置冷却水管， 并对冷却水管间距进行调整， 温度较高的部位 减小冷却水 管间距， 温度较低的部位增大间距， 使混凝 土内部温度分布趋 于均匀。 2.垂直管冷系统包括一个总管， 放置在侧墙底部距离底板500mm处， 垂直安装冷水管与 总管通过带垫圈的弯管相连， 中间布置进水管， 出水管沿进水管两侧左右对称布置， 7 ‑9根 垂直水管为一组， 组数由侧墙分段长度确定 。 3.在每个水管的顶端安装排水控制开关， 通过调节这些排水控制开关控制冷却水的流 量， 根据车站侧墙混凝 土内部降温速率控制流 量大小。 4.冷却水在混凝土 内部循环流动降低混凝土的水化热， 从垂直出水管顶端溢出的水可 以再利用， 用做混凝 土湿养护以提高混凝 土质量。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114925582 A 2一种薄壁大体积混凝土减少温度应力的垂直 管冷方法 技术领域 [0001]本发明涉及一种薄壁大体积混凝土降低水化热、 减少温度应力的管冷方法， 属于 混凝土结构工程领域。 背景技术 [0002]各大城市通过修建地铁缓解交通压力和改善城市环境， 并促进经济发展， 地铁车 站建设随处可见。 车站底板厚900 ‑1000mm， 侧墙厚700 ‑800mm， 结构跨度长， 混凝土浇筑方量 大， 属于大体积混凝土施工。 大体积混凝土浇筑时会产生大量水化热， 水化热导致混凝土构 件中心部位比外部边界温度升高快， 外表面与环境接触温度相对较低， 内外温差引起的不 同体积变化使混凝土构件表面产生温度拉应力； 水化热达到最大值温度开始下降时混凝土 构件中心部位收缩比外部边界快， 体积 变化不同产生的内部约束使混凝土构件中心部位出 现温度拉应力。 温度应力与混凝土构件内外温差成正比， 温度应力导致混凝土构件中心部 位及外表面出现大量温度裂缝。 地铁车站侧墙属于薄壁大体积混凝土结构， 工程实践经验 表明车站侧墙混凝土浇筑时往往会出现大量温度裂缝， 这些裂缝的存在不仅会影响到结构 安全， 在运营期间裂缝引起的地下水渗透同样会影响到运营安全， 控制温度裂缝对于提高 结构安全性能具有非常重要的意 义。 [0003]以往降低水化热减小温度应力常用的方法有采用低水化热水泥、 骨料预冷、 管冷 等， 传统的管冷方法在混凝土中水平 安装水管， 通过流动的冷却水降低混凝土水化热， 这种 管冷方法常用于水平的长而宽的混凝土结构， 对于大体积混凝土墙等薄壁结构则不适用， 现有的采用管冷法降低地铁车站侧墙混凝土水化热通常沿侧墙纵向水平放置水管， 这种方 法施工不易操作， 水管材料消耗大， 控制温度应力的效果一般。 为了控制薄壁大体积混凝土 结构的温度裂缝， 这里提供了一种新的垂直的管冷方法。 发明内容 [0004]本发明提供一种沿地铁车站侧墙高度方向 （即Z轴方向） 垂直放置冷却水管减少温 度应力的管冷方法， 这种方法施工安装方便， 水管材料消耗相对较少， 比沿车站侧墙长度方 向 （即Y轴方向） 水平放置水 管降低水化热 更有效。 [0005]首先利用有限元数值分析方法对车站侧墙大体积混凝土水化热进行仿真模拟， 分 别按照无冷却水管、 冷却水管间距为0.5m、 1m、 1.5m建立模型， 三维有限元分析模型如附图1 所示。 通过水化热施工阶段模拟 计算得到侧墙混凝土养护期间中心部位和外表面的温度分 布， 以及应力应变变化情况， 根据温度分布确定冷却水管布置方案， 无冷却水管、 冷却水管 间距为0.5m、 1m、 1.5m的工况下水化热达到最大时混凝土温度分布如附图2 ‑5所示。 由有限 元计算结果可以看出， 减小冷却水管间距， 混凝土的内外温差逐渐减小， 温度分布趋于均 匀。 考虑到管冷材料经济性和 便于施工， 水管间距不宜过小， 间距取0.8~1m。 通常车站采用 分段施工， 施工段长度为 10‑20m， 侧墙采用C35防水混凝土， 抗渗等级为P8。 为了控制侧墙大 体积混凝土结构的温度裂缝， 该方法在侧墙施工期间垂直安装冷却水管， 铸铁水管管径说　明　书 1/4 页 3 CN 114925582 A 3