洪 侃

（1.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020；2..杭州定川信息技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310020）

某混凝土拱壩溫度觀測資料分析

洪 侃1，2

（1.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020；2..杭州定川信息技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310020）

溫度控制是拱壩設(shè)計與施工過程中均需要重點考慮的因素。以壩體溫度實測資料為分析對象，從溫度時間分布、壩體溫度場分布等方面分析其變化規(guī)律，以及運行過程中的最大值和最小值等。

水工結(jié)構(gòu)；溫度；拱壩

大壩為拋物線型變厚雙曲常態(tài)混凝土拱壩，壩頂高程214.00 m，壩底高程150.00 m，最大壩高64.00 m，拱冠梁頂寬度6.58 m，拱冠梁底寬度17.45 m，拱冠梁厚高比0.273，壩頂中心線弧長274.40 m，壩體材料采用C15W8常態(tài)混凝土。壩體共分19個壩段，絕大部分壩段寬15.00 m。拱冠底厚17.45 m，最大壩厚17.93 m。壩體內(nèi)設(shè)置1層灌漿排水廊道，斷面2.50 m×3.50 m，底高程162.00 m。在高程172.00 m及191.50 m處設(shè)置壩后橋，在高程191.50 m的溢流段下游側(cè)懸臂處設(shè)交通廊道，斷面1.50 m×2.00 m。

1 觀測設(shè)備

為監(jiān)測壩體內(nèi)部溫度，除應(yīng)力應(yīng)變計、測縫計可測溫度外，還在壩體內(nèi)部軸線位置布置溫度計16支。其中200.00 m高程處2、6、10、15、18號壩段各布置1支，共5支；180.00 m高程處4、6、8、10、13、15、16號壩段各布置1支，共7支；160.00 m高程處7、10、14號壩段各布置1支，共3支；153.00 m高程處10號壩段布置1支，共1支。在拱冠梁斷面上游側(cè)，死水位以上每10.00 m布置1支溫度計，共5支，以觀測壩體上游面庫水溫度。溫度儀器布置見圖1。

2 內(nèi)部溫度觀測資料分析

2.1 實測溫度計算

根據(jù)設(shè)備供應(yīng)商提供的儀器原始監(jiān)測數(shù)據(jù)，可按下式計算溫度計實測溫度值：

T(t)=α[R(t)-R0′]

式中：T(t)為由監(jiān)測時刻實測電阻值R(t)(Ω) 計算出的溫度值（℃）；α為儀器的溫度常數(shù)（℃/Ω）；R0′為儀器0 ℃時的電阻值(Ω)，均由出廠卡片或率定資料獲得。

2.2 時間分布

將各溫度計觀測值繪成時間過程線，并統(tǒng)計最高溫度值和最低溫度值。得出如下結(jié)論：

（1）高程200.00 m上T1 ～ T5溫度計，位于壩軸線位置。這5支溫度計溫度變化過程呈現(xiàn)明顯的年周期性。由于位于壩體內(nèi)部，相對氣溫有一定的滯后性。年最高溫度一般發(fā)生在10 — 11月，最低溫度一般發(fā)生在3 — 4月。

（2）高程180.00 m上T6 ～ T11溫度計，位于壩軸線位置。這7支溫度計溫度變化過程也表現(xiàn)出年周期性。但其變化幅度明顯變窄。由于位于壩體內(nèi)部，相對氣溫有一定的滯后性。年最高溫度一般發(fā)生在11 — 12月，最低溫度一般發(fā)生在3 — 4月。

（3）高程160.00 m上T13 ～ T15溫度計，位于壩軸線位置。這3支溫度計溫度變化過程沒有明顯的規(guī)律性。溫度變化幅度很小，且基本已經(jīng)穩(wěn)定。

（4）高程153.00 m上T16溫度計，位于壩軸線位置。其溫度測值變化過程沒有明顯的規(guī)律性。該支溫度計從2005年3月26日以后測值很少，從前期僅有的觀測數(shù)據(jù)看，其變化趨勢與高程160.00 m的各溫度計測值類似。

2.3 壩體溫度場

除了在壩體內(nèi)部埋設(shè)溫度計觀測壩內(nèi)溫度以外，為了觀測壩體上游表面溫度，在拱冠梁斷面上游側(cè)，死水位以上原設(shè)計每10.00 m布置1支溫度計，共5支，在實際觀測時僅4支溫度計有觀測數(shù)據(jù)。為充分展示大壩沿高程方向上溫度的變化趨勢，選擇溫度測量儀器分布較均勻的10壩段進行分析，其中壩體內(nèi)部溫度觀測數(shù)據(jù)取自應(yīng)變計（組）、無應(yīng)力計的溫度觀測值。

表1 壩體溫度計實測溫度特征值統(tǒng)計表

2.3.1 壩體多年平均溫度場分布情況

圖2為平均溫度場圖。從圖2來看，拱冠梁處壩體下部為上游側(cè)小于下游側(cè)，溫度等值線從上游向下游按溫度逐步升高排列，從下部往上部逐步升高排列。這種平均溫度場分布符合一般規(guī)律，即在壩體上游以及下部位置，氣溫對其影響較小。

圖1 溫度儀器布置圖

2.3.2 低溫季節(jié)壩體實測溫度場分布情況

圖3為實測2月份溫度場圖。從圖3可以看出，2月份低溫季節(jié)拱冠梁處壩體中間位置以下溫度場表現(xiàn)為壩塊中部溫度高于上、下游側(cè)溫度，下游側(cè)溫度高于上游側(cè)溫度。壩體上部表現(xiàn)為下游側(cè)溫度高于上游側(cè)溫度。

2.3.3 高溫季節(jié)壩體實測溫度場分布情況

從圖4 ～ 5可以看出，8月和10月2個高溫季節(jié)拱冠梁處壩體上游側(cè)溫度小于下游側(cè)，隨著壩高增加，壩體溫度逐步升高。溫度等溫線一般按上游往下游溫度逐步升高和下部往上部溫度逐步升高排列。

圖2 平均溫度場圖

圖3 實測2月份溫度場圖

圖4 實測8月份溫度場圖

圖5 實測10月份溫度場圖

3 結(jié) 論

（1）溫度計溫度變化過程呈現(xiàn)明顯的年周期性，壩體溫度相對氣溫有一定的滯后性。年最高溫度一般發(fā)生在10 — 11月，最低溫度一般發(fā)生在3 — 4月。

（2）從壩頂?shù)綁蔚?，壩體溫度年周期變化規(guī)律明顯減弱，溫度變化幅度也明顯減小。

（3）壩體平均溫度、低溫季節(jié)、高溫季節(jié)溫度場等值線從上游向下游按溫度逐步升高排列，從下部往上部逐步升高排列。

[1] 朱伯芳.大體積混凝土溫度應(yīng)力與溫度控制[M].北京：中國電力出版社，1998.

[2]朱伯芳.當(dāng)前混凝土壩建設(shè)中的幾個問題[J].水利學(xué)報，2009，40(1)：1 - 9.

[3] 內(nèi)維爾.混凝土性能[M].4版.劉數(shù)華，譯.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

（責(zé)任編輯 郎忘憂）

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2017-04-05

洪 侃(1984 - ),男,工程師,大學(xué)本科，主要從事水利信息化、水利生產(chǎn)運行管理等工作。