[發明專利]一種新老混凝土黏結約束收縮有限元模型的構建方法

在審

• 申請號: 201510622335.1
• 申請日: 2015-09-25
• 公開（公告）號: CN105117567A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 陳峰
• 申請（專利權）人: 福建江夏學院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種新老混凝土黏結約束收縮有限元模型的構建方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：利用ABAQUS有限元軟件中的線性縮減積分單元建立新老混凝土模型；

步驟S2：所述新老混凝土模型中通過定義接觸將新混凝土與老混凝土聯系起來，不考慮新混凝土與老混凝土之間的黏結滑移，采用綁定約束來模擬黏結；

步驟S3：確定混凝土的徐變系數即

式中：t為混凝土齡期，t₀為混凝土開始受荷的時刻，E(t)為混凝土t時刻的彈性模量，J(t,t₀)為混凝土的徐變函數；

混凝土的徐變函數采用B3模型，即：

J(t,t₀)＝q₁+C₀(t,t₀)+C_d(t,t₀,t₁)

式中：q₁＝0.6×10⁶/E₂₈，C₀(t,t₀)為混凝土的基本徐變函數，C_d(t,t₀,t₁)為混凝土的干燥徐變函數，t₁為混凝土開始干燥收縮的時刻且t₁≤t₀；

所述基本徐變函數C₀(t,t₀)的表達式為：

C0(t,t0)=q2Q(t,t0)+q3ln[1+(t-t0)0.1]+q4ln(tt0)]]>

其中：q₂＝185.4c^0.5(f′_c)^-0.9

q₃＝0.29(W/c)⁴q₂

q₄＝20.3(a/c)^-0.7

Q(t,t0)=Qf(t0)[1+(Qf(t0)Z(t,t0))r(t0)]-1r(t0)]]>

式中：Qf(t0)=[0.086(t0)29+1.21(t0)49]-1]]>

Z(t,t₀)＝(t₀)^-0.5ln[1+(t-t₀)^0.1]

r(t₀)＝1.7(t₀)^0.12+8

上面各式中：c為混凝土的水泥用量(kg/m3)，W/c為水灰比，a/c為骨灰比，f_c′為混凝土的圓柱體抗壓強度；

所述干燥徐變函數C_d(t,t₀,t₁)的表達式為：

C_d(t,t₀,t₁)＝q₅[exp{-8H(t)}-exp{-8H(t₀)}]^1/2

其中：q₅＝7.57×10⁵f_c^-1ε_sh,∞^-0.6

H(t)＝1-(1-h)s(t)

式中：ε_sh,∞為混凝土的最終收縮值，h為環境的相對濕度且0≤h≤1，

s(t)＝tanh[(t-t₁)/τ_sh]

τ_sh＝8.5t₀^-0.08f′_c^-1/4(2.5V/S)²(1/cm²)

式中：V/S為構件的體表面積比；

步驟S4：計算混凝土的彈性模量E(t)隨齡期的變化，即：

E(t)＝E₀(1-βe^αt)

式中：E₀為混凝土彈性模量終值，t為混凝土齡期，α、β為常數，其中β為1，α為-0.09；

再將Δt_n時間間隔內的彈性模量取為一定值，取此時間間隔內中點時刻的彈性模量，即時刻的彈性模量，考慮混凝土徐變的影響，將該時間間隔內的彈性模量用混凝土的有效彈性模量來代替，即其中，為混凝土的徐變系數；

步驟S5：約束收縮分析方法采用當量溫差法，將收縮產生的變形換算成引起同樣大小變形所需的溫度差，首先根據試驗實測值擬合出新混凝土的自由收縮ε_sh(t)的計算式，然后將收縮換成收縮當量溫差T_sh(t)，即：

Tsh(t)=ϵsh(t)α]]>

式中：α為新混凝土的線膨脹系數；

然后將所述收縮當量溫差T_sh(t)作為場荷載加載到新混凝土上，以實現新混凝土的收縮。