李振方++李廣勇++劉建平

摘 要：通過管冷的設(shè)計(jì)，合理控制輸電線路大跨越基礎(chǔ)混凝土內(nèi)部溫度，避免混凝土溫度應(yīng)力過大產(chǎn)生裂縫。通過有限元分析手段，計(jì)算管冷設(shè)計(jì)參數(shù)，確定取值范圍。分析得出在冷卻水管直徑為15mm、冷卻水溫為15℃，冷卻水量為1.2m3/h時(shí)，輸電線路大跨越基礎(chǔ)混凝土降溫效果較好，并在工程實(shí)踐中取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：輸電線路；大跨越；管冷；有限元

中圖分類號(hào)：TM753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）19-0141-01

隨著我國電力事業(yè)的飛速發(fā)展，特高壓線路不斷增多，特別是特高壓輸電線路距離長，大跨越鐵塔不斷涌現(xiàn)。大跨越基礎(chǔ)混凝土在硬化過程中，容易因水化熱導(dǎo)致混凝土自應(yīng)力超出容許值，產(chǎn)生裂縫，影響工程質(zhì)量。目前對(duì)于大體積混凝土降低水化熱現(xiàn)象主要有以下幾種方法：①采用預(yù)制混凝土塊，該方法會(huì)影響構(gòu)件的整體性；②對(duì)骨料進(jìn)行預(yù)冷處理，由于混凝土水化熱放熱量較大，本方法效果不明顯；③使用管冷，在混凝土內(nèi)預(yù)埋水管，通過在水管中通入低溫水帶走熱量，進(jìn)行冷卻。

本文以特高壓黃河大跨越塔基礎(chǔ)承臺(tái)為研究對(duì)象，通過使用管冷方式，對(duì)混凝土的水化熱進(jìn)行分析，并將理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相比較。

1 工程簡(jiǎn)介

1.1 工程概況

榆橫～濰坊特高壓線路工程在濱州市鄒平縣境內(nèi)跨越黃河，最大跨越塔基礎(chǔ)承臺(tái)寬18.5米，高2.1米，立柱寬2.5米，高1米，使用C30級(jí)混凝土，單承臺(tái)方量為735m3。根據(jù)《大體積混凝土施工規(guī)范》（GB50496-2009）規(guī)定，屬于大體積混凝土范疇，易因水化反應(yīng)引起溫度變化，導(dǎo)致產(chǎn)生收縮裂縫，需進(jìn)行專門的水化熱設(shè)計(jì)。

1.2 管冷設(shè)計(jì)

本工程混凝土高2.1米，循環(huán)降溫水管采用單層管布置，埋設(shè)于混凝土中部。降溫水管使用DN15鋼管，間距1500mm。

2 有限元分析

2.1 有限元模型

使用MIDAS FEA進(jìn)行有限元分析?？紤]地基對(duì)基礎(chǔ)的作用，在進(jìn)行有限元分析時(shí)加入地基模型，澆筑混凝土等級(jí)為C30級(jí)。此分析模型單元為1264個(gè)，節(jié)點(diǎn)為1464個(gè)?？紤]施工時(shí)實(shí)際溫度，并簡(jiǎn)化分析模型，環(huán)境溫度及地基溫度設(shè)置為20℃恒定溫度。

2.2 混凝土材料特性

工程所用的混泥土材料特性數(shù)據(jù)如下：泊松比0.2，熱比：0.25kJ/kN*[C]，熱傳導(dǎo)率2.3kJ/m*hr*[C]，彈性模量3×e7kN/m2，線膨脹系數(shù)1×e-51/[C]，容重25kN/m3。

3 無管冷情況下水化熱分析

在未進(jìn)行管冷設(shè)計(jì)的情況下，170h時(shí)溫度達(dá)到最大值，為65.43℃，溫度應(yīng)力過大，將會(huì)對(duì)基礎(chǔ)造成不可逆損傷。必須使用水管冷卻的方法，以達(dá)到規(guī)定要求。如圖1所示。

4 有管冷情況下水化熱分析

通過MIDAS FEA有限元軟件分析，在冷卻水管直徑為15mm、冷卻水溫為15℃，冷卻水量為1.2m3/h時(shí)，承臺(tái)混凝土的溫度控制較為理想。在110h，承臺(tái)內(nèi)部溫度最大，為56.77℃。如圖2所示。

在工程實(shí)踐中，使用該管冷設(shè)計(jì)進(jìn)行溫度控制。實(shí)測(cè)在120h時(shí)，混凝土中心點(diǎn)溫度達(dá)到最好，為57.80℃，與分析相符，說明本分析方法正確，結(jié)論可靠。

5 結(jié)語

（1）大體積混凝土中心點(diǎn)溫度高，散熱困難；邊緣散熱較快，溫度較低。如不采取措施，將導(dǎo)致由于溫差過大而產(chǎn)生收縮裂縫。

（2）對(duì)于該類大體積混凝土，采用進(jìn)水溫度為15℃，冷卻水量為1.2m3/h，可以有效解決水化熱引起的溫度應(yīng)力過大問題。

（3）在工程中應(yīng)選擇合適的進(jìn)水溫度和水流量。對(duì)于散熱設(shè)計(jì)更復(fù)雜的基礎(chǔ)，可以適當(dāng)降低進(jìn)水溫度，并加大水流量，獲得更好的溫度控制效果。

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