一种大体积混凝土跳仓法施工方法与流程

本发明涉及建筑施工，尤其涉及一种大体积混凝土跳仓法施工方法。

背景技术：

1、大体积混凝土广泛出现在现有建筑中，如建筑大底板和钢筋混凝土水坝等。由于混凝土自身散热性较差，大体积混凝土浇筑时内部产生的大量水化热难以及时散发，导致混凝土内外温差较大，产生很大的温度应力，且在混凝土浇筑早期弹性模量较小，在温度应力的影响下容易产生温度裂缝。为了解决这个问题工程中往往采用留置浇带的方法，但后浇带普遍存在着难以清理、拖延施工进度和容易开裂等问题。

2、为了弥补后浇带的不足，越来越多的工程转向采用跳仓法施工，所谓跳仓法就是利用“抗”和“放”的理论对大体积混凝土进行分块，跳仓浇筑第一阶段的仓块给予时间让其释放应力，后期浇筑剩余仓块利用混凝土性能抵抗较小的温度收缩应力，达到控制应力减少开裂的效果。

3、仓块的大小和浇筑流程严重影响着混凝土浇筑质量，若仓块划分过大则容易产生温度应力造成开裂，若仓块划分过小则增加施工量，拖延工程进度，而制定高效的浇筑方案可有效缩短工程时间。因此如何合理划分仓块、设计跳仓施工流程至关重要。目前工程中，仓块划分都由设计人员手动计算，工程量大，遇到复杂不规则模型时，对各仓块形状和尺寸的划分也不够合理。

技术实现思路

1、本发明提供一种大体积混凝土跳仓法施工方法，以解决上述技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种大体积混凝土跳仓法施工方法，包括如下步骤：

3、步骤1：区域分割，包括：获取大体积混凝土的bim模型，基于厚度变化将bim模型分割为若干个独立区域，再将各独立区域分割为若干个四边形区域；

4、步骤2：仓块划分，包括：基于混凝土材料参数，计算预设面积内的混凝土的最大不裂分仓长度，基于所述最大不裂分仓长度将各所述四边形区域分为若干个仓块；

5、步骤3：生成浇筑路线，包括：基于各仓块的相邻关系和相邻仓块浇筑时间间隔，规划浇筑路线，选取不同的起始仓块得到其他浇筑路线，比较各浇筑路线的浇筑时间，选取时间最短的浇筑路线作为跳仓法施工路线。

6、较佳地，步骤1包括：

7、步骤11：导入大体积混凝土的bim模型，并对所述bim模型中混凝土的厚度进行识别，基于厚度变化边缘对所述bim模型进行分割，得到若干个独立区域；

8、步骤12：对每个独立区域的厚度进行判定，厚度大于1m的独立区域成立，将厚度小于等于1m的独立区域进行合并处理；

9、步骤13：识别每个独立区域的边缘，提取顶点；

10、步骤14：将所述独立区域以其顶点为基础分割为若干个所述四边形区域。

11、较佳地，步骤1还包括步骤15：对每次分割生成的所述四边形区域进行质量判定，质量判定条件包括四边形内角度数、对边长度差值和邻边长度差值，基于设定的合格值，判断该生成的四边形区域是否通过，对未通过的四边形区域重新分割直到通过质量判定。

12、较佳地，步骤2包括：

13、步骤21：输入工程中的混凝土材料参数，计算厚度为1m的大体积混凝土的最大不裂分仓长度；

14、步骤22：对于厚度超过1m的四边形区域采用折减系数μ对其尺寸进行控制；

15、步骤23：提取各四边形区域的边缘，得到各条边长，基于所述最大不裂分仓长度，将各边分为r段，连接各区域对边将该区域划分为若干个四边形的仓块。

16、较佳地，步骤21中，厚度为1m的大体积混凝土的最大不裂分仓长度lx的计算公式为：

17、

18、其中，e为混凝土弹性模量；h为底板厚度或墙板高度；cx为地基或基础水平阻力系数；α为混凝土线膨胀系数；t为相互约束结构的综合降温差；εp为钢筋混凝土的极限拉伸。

19、较佳地，步骤22中，计算折减系数μ的方法为：分别取厚度为1m的四边形区域和厚度大于1m的四边形区域，分别计算两种情况下的最大温度差δt和δti，计算得到折减系数μ＝δt/δti。

20、较佳地，通过差分法或者有限元软件计算所述最大温度差δt和δti。

21、较佳地，步骤23中，各边分段数其中表示对d/li计算结果向上取整，d为四边形区域的边长，li为该区域最大分仓长度。

22、较佳地，步骤2还包括步骤24：对仓块进行优化，优化方式至少包括：在小于仓块最大面积的基础上将小面积仓块与符合条件的相邻仓块进行合并；以及，对于边缘同时与两个或以上仓块接触的仓块，调整接触点的位置。

23、较佳地，步骤3包括：

24、步骤31：将所有仓块进行编号，得到每个仓块的体积，根据该独立区域总面积和仓块数量计算仓块平均面积，再根据单次最大可浇筑方量估算单次最大浇筑块数a；对仓块进行分组，每个仓块及其相邻仓块为一组，设浇筑速度为a，相邻仓块浇筑时间间隔为c；

25、步骤32：选取第一次浇筑的仓块：输入第一次浇筑时间t1，选取任一仓块并将其相邻仓块设为冻结状态，冻结状态下的仓块不可选取；再选取下一仓块，冻结相邻仓块，直至选取出数量为a的仓块，此时所有仓块处于三个集合中，三个集合分别为已选仓块集、冻结仓块集和可选仓块集；记录第一次浇筑完成时间为t1＝t1+a1/a，则给所有冻结仓块赋予解冻条件为ti＞t1+c，并将该解冻时间t1+c记为t；

26、步骤33：重复步骤32，输出第n次浇筑时间，从可选仓块集中选取第n次浇筑数量为a的仓块，每次选取完成后，记录浇筑完成时间ti以及浇筑方量，同时更新相应的冻结仓块，更新当前仓块解冻条件ti＞t；

27、步骤34：每次记录时间后，先判定当前记录时间是否满足冻结仓块解冻条件，将符合解冻条件的仓块解冻，调入所述可选仓块集；再判定可选仓块是否为零，若不为零则重复步骤33；若为零则继续判断冻结仓块是否为零，若冻结仓块为零则输出该次记录时间为最终浇筑时间，若冻结仓块不为零则增加记录时间重复步骤33，直至所有仓块选取完毕；

28、步骤35：重新选择起始仓块，重复步骤32至34将得到的浇筑时间t与前次浇筑路线对比，直至全部路线模拟完毕，得到浇筑时间最短的浇筑路线作为跳仓法施工路线。

29、与现有技术相比，本发明提供的大体积混凝土跳仓法施工方法具有如下优点：

30、1、本发明通过对不规则形状的复杂大体积混凝土的深坑和不同厚度区域进行识别、分区，依据给定边界条件对各区进行分仓处理，得到最优施工路线，大大简化了跳仓法施工前仓块处理流程；

31、2、本发明可以减少跳仓法前期大量计算工作，以厚度为基础对大体积混凝土进行分区，并提出了基于最大温差的不同厚度混凝土尺寸折减方法，使不同区域尺寸划分更为合理；

32、3、本发明通过面积判定、接触判定对仓块进行了优化，使仓块的划分更加合理；

33、4、本发明根据仓块划分结果自动设计施工路线，并自动优化得出最佳施工路线，缩短了浇筑施工工期。

技术特征：

1.一种大体积混凝土跳仓法施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的大体积混凝土跳仓法施工方法，其特征在于，步骤1包括：

3.如权利要求2所述的大体积混凝土跳仓法施工方法，其特征在于，步骤1还包括步骤15：对每次分割生成的所述四边形区域进行质量判定，质量判定条件包括四边形内角度数、对边长度差值和邻边长度差值，基于设定的合格值，判断该生成的四边形区域是否通过，对未通过的四边形区域重新分割直到通过质量判定。

4.如权利要求1所述的大体积混凝土跳仓法施工方法，其特征在于，步骤2包括：

5.如权利要求4所述的大体积混凝土跳仓法施工方法，其特征在于，步骤21中，厚度为1m的大体积混凝土的最大不裂分仓长度lx的计算公式为：

6.如权利要求4所述的大体积混凝土跳仓法施工方法，其特征在于，步骤22中，计算折减系数μ的方法为：分别取厚度为1m的四边形区域和厚度大于1m的四边形区域，分别计算两种情况下的最大温度差δt和δti，计算得到折减系数μ＝δt/δti。

7.如权利要求6所述的大体积混凝土跳仓法施工方法，其特征在于，通过差分法或者有限元软件计算所述最大温度差δt和δti。

8.如权利要求4所述的大体积混凝土跳仓法施工方法，其特征在于，步骤23中，各边分段数其中表示对d/li计算结果向上取整，d为四边形区域的边长，li为该区域最大分仓长度。

9.如权利要求4所述的大体积混凝土跳仓法施工方法，其特征在于，步骤2还包括步骤24：对仓块进行优化，优化方式至少包括：在小于仓块最大面积的基础上将小面积仓块与符合条件的相邻仓块进行合并；以及，对于边缘同时与两个或以上仓块接触的仓块，调整接触点的位置。

10.如权利要求1所述的大体积混凝土跳仓法施工方法，其特征在于，步骤3包括：

技术总结本发明涉及一种大体积混凝土跳仓法施工方法，包括如下步骤：步骤1：区域分割：获取大体积混凝土的BIM模型，基于厚度变化将BIM模型分割为若干个独立区域，再将各独立区域分割为若干个四边形区域；步骤2：仓块划分：基于混凝土材料参数，计算预设面积内的混凝土的最大不裂分仓长度，基于最大不裂分仓长度将各四边形区域分为若干个仓块；步骤3：生成浇筑路线：基于各仓块的相邻关系和相邻仓块浇筑时间间隔，规划浇筑路线，选取不同的起始仓块得到其他浇筑路线，选取时间最短的浇筑路线作为跳仓法施工路线。本发明通过对不规则形状的复杂大体积混凝土的深坑和不同厚度区域进行识别、分区，依据给定边界条件对各区进行分仓处理，得到最优施工路线。技术研发人员：张志敏,徐大为,潘峰,邱迪,顾巍麟,顾大为受保护的技术使用者：上海建工五建集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2