岸温混凝土温度大坝温度控制系统

    水库其功能与安全性维系整个大区域地区数百万居民，从1987年至今运行了30多年，已针对其监测与安全系统朝自动化与数字化的方向做改良与更新，大坝安全受到结构老化的严重影响，而且大坝若产生异常变化时通常较复杂且危险，为提早发现异常，必须针对坝体进行监测，便于即时进行重大伤害，因此，大坝的变位监测、分析及预测已经成为国际间迫切关注的问题。又混凝土之材料性质相当复杂，其中混凝土受外力加载后，除了瞬时弹性变形外，此后随时间增加而产生额外变形，称为潜变，加上温度对拱坝之力学行为影响很大，故本研究考虑潜变效应及温度效应对大坝坝体长期变形趋势影响之。
    本研究以有限元素分析软件建立水库三维结构体变分析模型，考虑水位变化加载于坝体上，将水库各地点之龄期位置以施工历时区分为29个不同龄期，各考虑对应龄期的子变效应，温度影响的部分，则首先以表面温度监测数据为边界条件，利用岸温做热传分析得到元素各点之温度分布分析结果，同时加上环境温度对坝体的影响。分析结果显示，水位变化对大坝之变位主要受其水压力影响，其变形方向向下游侧变形，潜变效应则由于水位加载的因素也同样往下游侧变形，并有随时间增加而变位量与影响程度增加的现象，而温度效应则因为热涨冷缩使得温度主要提供的变形方向为向上游侧变形，与水位及潜变效应的变形方向抗衡，水位负荷、潜变效应、温度效应同时作用对大坝变位分析结果可预测出合理且可信的变位值，其中以温度影响最大，水位次之，子变最小，但也随时间影响逐渐增加。

大坝安全监测数据有：正垂线、倒垂线、引张线、伸缩仪、精密量距、静力水准仪、精密水准点、双金属标、测温钢管标、多点位移计、基岩变形计、钻孔测斜仪等。

混凝土坝的设计和施工，这些工程根据当时国外文献的介绍，都采取了与国外类似的水管冷却等温控防裂措施，但实际上都产生了裂缝。温控防裂是混凝土坝建设中的一个比较复杂、值得深入研究的课题。

（1）混凝土结构形式和材料性质的优选，以利于防裂；

（2）混凝土温度场的计算方法；

（3）重力坝、拱坝、水闸、浇筑块、弹性地基梁等各种大体积混凝土结构温度徐变应力的计算方法和变化规律；

（4）控制温度防止裂缝的技术措施，包括水管冷却、预冷混凝土、表面保护、分缝分块、氧化镁混凝土等及其降温防裂效果的计算方法；

（5）混凝土温度控制准则和允许温差；

（6）混凝土坝仿真计算，可考虑分层浇筑、分区冷却、分区灌浆等十分复杂的，施工过程和当地气候条件，计算混凝土坝从施工期到运行期的温度场和应力场的，演变过程及各种温控措施的效果。

大坝温控系统：水库碾压混凝土坝温度监测主要包括坝基温度、上下游表面温度、坝体内部温度等方面，选择5 个典型坝段为主监测断面，埋设183 支岸温传感器。通过钻孔形式在拱冠梁坝段基岩面以下10m、5m、3m、0.5m 处埋设4 支岸温传感器监测坝基基础温度、允许温差、基岩对基础温度的传递及温度分布。坝体岸温传感器设置在监测断面中心位置，并按照高程梯级网络布置，底部测点较密集，以便尽快掌握碾压混凝土温升规律及温控措施效果。混凝土温升阶段每间隔2h 进行一次观测，初期温度下降阶段每间隔4h 进行1 次观测，持续两周后按照每周展开监测。将岸温传感器防止与混泥土中，通过欣仰邦数据主机进行数据传输，上传到欣仰邦大坝监测系统，可通过手机及电脑进行远程监控，也可导出数据表格，查看变化统计图。

岸温监测用于防止裂缝，提高了大坝抗渗性和耐久性，减少了大坝维护费用，延长了大坝使用寿命，社会经济效益十分显著。