某混凝土拱坝温度观测资料分析

洪 侃

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

某混凝土拱坝温度观测资料分析

洪 侃1，2

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

温度控制是拱坝设计与施工过程中均需要重点考虑的因素。以坝体温度实测资料为分析对象，从温度时间分布、坝体温度场分布等方面分析其变化规律，以及运行过程中的最大值和最小值等。

水工结构；温度；拱坝

大坝为抛物线型变厚双曲常态混凝土拱坝，坝顶高程214.00 m，坝底高程150.00 m，最大坝高64.00 m，拱冠梁顶宽度6.58 m，拱冠梁底宽度17.45 m，拱冠梁厚高比0.273，坝顶中心线弧长274.40 m，坝体材料采用C15W8常态混凝土。坝体共分19个坝段，绝大部分坝段宽15.00 m。拱冠底厚17.45 m，最大坝厚17.93 m。坝体内设置1层灌浆排水廊道，断面2.50 m×3.50 m，底高程162.00 m。在高程172.00 m及191.50 m处设置坝后桥，在高程191.50 m的溢流段下游侧悬臂处设交通廊道，断面1.50 m×2.00 m。

1 观测设备

为监测坝体内部温度，除应力应变计、测缝计可测温度外，还在坝体内部轴线位置布置温度计16支。其中200.00 m高程处2、6、10、15、18号坝段各布置1支，共5支；180.00 m高程处4、6、8、10、13、15、16号坝段各布置1支，共7支；160.00 m高程处7、10、14号坝段各布置1支，共3支；153.00 m高程处10号坝段布置1支，共1支。在拱冠梁断面上游侧，死水位以上每10.00 m布置1支温度计，共5支，以观测坝体上游面库水温度。温度仪器布置见图1。

2 内部温度观测资料分析

2.1 实测温度计算

根据设备供应商提供的仪器原始监测数据，可按下式计算温度计实测温度值：

T(t)=α[R(t)-R0′]

式中：T(t)为由监测时刻实测电阻值R(t)(Ω) 计算出的温度值（℃）；α为仪器的温度常数（℃/Ω）；R0′为仪器0 ℃时的电阻值(Ω)，均由出厂卡片或率定资料获得。

2.2 时间分布

将各温度计观测值绘成时间过程线，并统计最高温度值和最低温度值。得出如下结论：

（1）高程200.00 m上T1 ～ T5温度计，位于坝轴线位置。这5支温度计温度变化过程呈现明显的年周期性。由于位于坝体内部，相对气温有一定的滞后性。年最高温度一般发生在10 — 11月，最低温度一般发生在3 — 4月。

（2）高程180.00 m上T6 ～ T11温度计，位于坝轴线位置。这7支温度计温度变化过程也表现出年周期性。但其变化幅度明显变窄。由于位于坝体内部，相对气温有一定的滞后性。年最高温度一般发生在11 — 12月，最低温度一般发生在3 — 4月。

（3）高程160.00 m上T13 ～ T15温度计，位于坝轴线位置。这3支温度计温度变化过程没有明显的规律性。温度变化幅度很小，且基本已经稳定。

（4）高程153.00 m上T16温度计，位于坝轴线位置。其温度测值变化过程没有明显的规律性。该支温度计从2005年3月26日以后测值很少，从前期仅有的观测数据看，其变化趋势与高程160.00 m的各温度计测值类似。

2.3 坝体温度场

除了在坝体内部埋设温度计观测坝内温度以外，为了观测坝体上游表面温度，在拱冠梁断面上游侧，死水位以上原设计每10.00 m布置1支温度计，共5支，在实际观测时仅4支温度计有观测数据。为充分展示大坝沿高程方向上温度的变化趋势，选择温度测量仪器分布较均匀的10坝段进行分析，其中坝体内部温度观测数据取自应变计（组）、无应力计的温度观测值。

表1 坝体温度计实测温度特征值统计表

2.3.1 坝体多年平均温度场分布情况

图2为平均温度场图。从图2来看，拱冠梁处坝体下部为上游侧小于下游侧，温度等值线从上游向下游按温度逐步升高排列，从下部往上部逐步升高排列。这种平均温度场分布符合一般规律，即在坝体上游以及下部位置，气温对其影响较小。

图1 温度仪器布置图

2.3.2 低温季节坝体实测温度场分布情况

图3为实测2月份温度场图。从图3可以看出，2月份低温季节拱冠梁处坝体中间位置以下温度场表现为坝块中部温度高于上、下游侧温度，下游侧温度高于上游侧温度。坝体上部表现为下游侧温度高于上游侧温度。

2.3.3 高温季节坝体实测温度场分布情况

从图4 ～ 5可以看出，8月和10月2个高温季节拱冠梁处坝体上游侧温度小于下游侧，随着坝高增加，坝体温度逐步升高。温度等温线一般按上游往下游温度逐步升高和下部往上部温度逐步升高排列。

图2 平均温度场图

图3 实测2月份温度场图

图4 实测8月份温度场图

图5 实测10月份温度场图

3 结 论

（1）温度计温度变化过程呈现明显的年周期性，坝体温度相对气温有一定的滞后性。年最高温度一般发生在10 — 11月，最低温度一般发生在3 — 4月。

（2）从坝顶到坝底，坝体温度年周期变化规律明显减弱，温度变化幅度也明显减小。

（3）坝体平均温度、低温季节、高温季节温度场等值线从上游向下游按温度逐步升高排列，从下部往上部逐步升高排列。

[1] 朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制[M].北京：中国电力出版社，1998.

[2]朱伯芳.当前混凝土坝建设中的几个问题[J].水利学报，2009，40(1)：1 - 9.

[3] 内维尔.混凝土性能[M].4版.刘数华，译.北京：中国建筑工业出版社，2011.

（责任编辑 郎忘忧）

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洪 侃(1984 - ),男,工程师,大学本科，主要从事水利信息化、水利生产运行管理等工作。