近年来，随着工程建设的需要以及施工技术的改良使混凝土的浇筑尺寸逐渐增大，也对大体积混凝土温度控制研究提出了严峻挑战，为了解决由水化热温度场所引起的施工中温度裂缝问题，工程中采用了例如选用低热水泥、选用预冷混凝土、混凝土表面保温和铺装冷却水管等措施，实践证明冷却水管法降温是最有效的措施之一，同时也是大体积混凝土中最常用的方法。然而现有的水管冷却温度场计算还不是很成熟，并且随着混凝土尺寸的越来越大，现有的冷却系统已无法满足实际工程的需要。为了满足发展的施工建设要求，有必要进一步推进和完善大体积混凝土的水冷技术研究，并且探索出冷却效率更加显著的冷却系统，为混凝土的温度控制措施中的水管冷却措施提供理论支持。　　本文基于热传导理论，设计了一套混凝土水管冷却循环系统，该循环冷却装置能够实现冷却液的循环利用。并且在传统的通水冷却方案中加入相变微胶囊，形成可循环利用的相变微胶囊悬浮液，该悬浮液被通入预埋在混凝土内部的冷却水管后，沿程吸收热量导致水温不断升高达到相变微胶囊中相变材料的相变点，此时材料会发生相变并吸收大量的热量从而能够达到比单纯通水冷却更好的降温效果。随后，冷却液将循环通过冷却水槽，沿程温度逐步降低至相变点以下，相变胶囊中相变材料将重新凝固，达到冷却液循环利用的效果。所设计的循环冷却装置能够实现冷却液的循环利用，不仅能够在同一工程中循环使用，也可在工程结束后继续运用在其他工程中。基于此系统，本文通过试验方式研究了单纯通水冷却和通相变微胶囊悬浮液这两种不同方案的降温效果，以探求该系统的实用性。　　此外，本文在归纳温度场理论以及冷却水管计算理论的基础上，基于热流耦合精细算法，运用有限元方法模拟不采取冷却措施和采取通水冷却措施的温度场以及温度应力场，为进一步的研究和工程应用提供一定的理论依据。　　本文的主要工作如下：　　1、根据热传导基本原理和有限单元法基本原理，总结和归纳了温度场和应力场的计算理论，包括热微分方程推导、各类边界条件的确定、不稳定温度场的显式解法和隐式解法，考虑水管冷却温度场的直接解法和等效解法，水管冷却温度场的热流耦合精细算法。　　2、结合工程中的冷却系统，设计了一套混凝土水管冷却的循环系统，针对三种不同的试验方案，观测并记录关键点的温度数据，以探讨该系统的冷却效果，以推广应用到实际工程中。　　3、将混凝土温度场的计算原理和有限元的求解方法进行整合，探讨了包括参数选取、单元选择、边界条件选择在内的各种问题，运用热流耦合精细算法，从建立有限元模型、加载与求解和后处理方面给出了有限元方法求解混凝土水管冷却温度场的具体实现过程。　　4、建立实验装置的有限元模型，对其温度场和温度应力场进行三维仿真计算，将模拟结果和试验系统的试验结果对比，验证该系统的有效性和有限元模拟的可行性。