[發(fā)明專利]一種對(duì)混凝土濕度場(chǎng)與收縮應(yīng)力場(chǎng)的分析方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111387029.6
• 申請(qǐng)日: 2021-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114091307A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李文進(jìn);祖東靖;黨建偉;朱洪旺;李錚;牛坐山;徐靜;朱傲雨;崔銘;崔亞濤;耿夢(mèng)達(dá);弓超;郭寶良;何立茹;王明軒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 匯通建設(shè)集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 北京盛詢知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11901
• 代理人: 莫兆忠

本發(fā)明公開(kāi)了一種對(duì)混凝土濕度場(chǎng)與收縮應(yīng)力場(chǎng)的分析方法及系統(tǒng)，包括獲取相對(duì)濕度數(shù)據(jù)，基于相對(duì)濕度數(shù)據(jù)，構(gòu)建相對(duì)濕度方程，對(duì)相對(duì)濕度方程進(jìn)行求解，得到相對(duì)濕度，對(duì)相對(duì)濕度進(jìn)行計(jì)算，得到收縮應(yīng)變；獲取彈性應(yīng)變和徐變應(yīng)變，基于收縮應(yīng)變，彈性應(yīng)變及徐變應(yīng)變構(gòu)建應(yīng)力時(shí)程分析公式，通過(guò)應(yīng)力時(shí)程分析公式進(jìn)行計(jì)算，得到混凝土濕度場(chǎng)與收縮應(yīng)力場(chǎng)的分析結(jié)果。本發(fā)明充分考慮相對(duì)濕度與收縮應(yīng)變的耦合關(guān)系，最后對(duì)徐變作用的前提下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在收縮作用下的應(yīng)力進(jìn)行準(zhǔn)確分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混凝土應(yīng)力分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種對(duì)混凝土濕度場(chǎng)與收縮應(yīng)力場(chǎng)的分析方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

混凝土的收縮變形主要包括由濕度變化引起的干燥收縮變形和自收縮變形三個(gè)部分，有關(guān)混凝土的自收縮尤其是關(guān)于自收縮變形的定量計(jì)算目前研究很少，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)資料很少涉及。而對(duì)混凝土的干縮變形目前研究相對(duì)較多，當(dāng)外界環(huán)境相對(duì)濕度較低時(shí)，混凝土向外界環(huán)境擴(kuò)散水分，由此將導(dǎo)致干燥收縮變形的發(fā)生。干燥收縮變形的大小受兩個(gè)方面的影響：一是受到混凝土內(nèi)部水分損失量大小的影響，二是受到混凝土內(nèi)部濕度梯度的影響?；炷羶?nèi)外水分?jǐn)U散速率的不均勻?qū)⒃斐苫炷羶?nèi)部形成一個(gè)濕度梯度，從而引起混凝土的收縮，尤其是在混凝土的表面，濕度梯度極大，很容易引起混凝土的表面裂縫。相比溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力場(chǎng)，人們對(duì)濕度場(chǎng)及其所引發(fā)的收縮應(yīng)力場(chǎng)的研究很少，主要的原因一是因?yàn)樵诨炷敛牧现?，相?duì)于溫度傳導(dǎo)，濕度的傳導(dǎo)速度約要小1000倍，濕度的變化非常緩慢，當(dāng)干燥深度達(dá)到7cm需時(shí)一個(gè)月，而達(dá)到70cm需時(shí)近十年，因此在很多的研究中就忽略了濕度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的影響；二是因?yàn)椋绊懟炷羶?nèi)部的濕度場(chǎng)和干縮應(yīng)力場(chǎng)的計(jì)算參數(shù)和邊界條件的因素眾多，如果想要得到它們確切而又合理的數(shù)值非常困難，因此很難恰當(dāng)?shù)拿枋龈煽s及干縮應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的未考慮濕度場(chǎng)對(duì)于混凝土收縮變形的影響，導(dǎo)致最終應(yīng)力分析不準(zhǔn)確等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種對(duì)混凝土濕度場(chǎng)與收縮應(yīng)力場(chǎng)的分析方法及系統(tǒng)，建立混凝土內(nèi)部的相對(duì)濕度場(chǎng)，然后通過(guò)相對(duì)濕度與收縮應(yīng)變的耦合關(guān)系，建立混凝土的收縮應(yīng)力場(chǎng)，最后將在考慮徐變作用的前提下對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在收縮作用下的應(yīng)力進(jìn)行分析。

為了達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種對(duì)混凝土濕度場(chǎng)與收縮應(yīng)力場(chǎng)的分析方法，具體包括：

獲取相對(duì)濕度數(shù)據(jù)，基于相對(duì)濕度數(shù)據(jù)，構(gòu)建相對(duì)濕度方程，對(duì)相對(duì)濕度方程進(jìn)行求解，得到相對(duì)濕度，對(duì)相對(duì)濕度進(jìn)行計(jì)算，得到收縮應(yīng)變；

獲取彈性應(yīng)變和徐變應(yīng)變，基于收縮應(yīng)變，彈性應(yīng)變及徐變應(yīng)變構(gòu)建應(yīng)力時(shí)程分析公式，通過(guò)應(yīng)力時(shí)程分析公式進(jìn)行計(jì)算，得到混凝土濕度場(chǎng)與收縮應(yīng)力場(chǎng)的分析結(jié)果。

可選的，相對(duì)濕度數(shù)據(jù)包括蒸發(fā)擴(kuò)散干燥相對(duì)濕度變化量及自干燥相對(duì)濕度變化量，其中蒸發(fā)擴(kuò)散干燥相對(duì)濕度變化量通過(guò)進(jìn)行擴(kuò)散定律計(jì)算獲取，自干燥相對(duì)濕度變化量通過(guò)進(jìn)行水化度計(jì)算獲取。

可選的，對(duì)濕度方程進(jìn)行求解的過(guò)程包括：

構(gòu)建邊界條件，其中邊界條件為混凝土表面濕度邊界條件、絕濕邊界條件及暴露于空氣中的混凝土邊界條件；

基于邊界條件通過(guò)有限元方法對(duì)濕度方程進(jìn)行求解，得到相對(duì)濕度。

可選的，對(duì)相對(duì)濕度進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程包括：

通過(guò)構(gòu)建收縮應(yīng)變與相對(duì)濕度之間的關(guān)系對(duì)相對(duì)濕度進(jìn)行計(jì)算，得到收縮應(yīng)變，其中收縮應(yīng)變與相對(duì)濕度的比例為收縮系數(shù)，收縮系數(shù)通過(guò)對(duì)最終收縮應(yīng)變計(jì)算獲取。

可選的，構(gòu)建應(yīng)力時(shí)程分析公式的過(guò)程包括：

通過(guò)對(duì)收縮應(yīng)變，彈性應(yīng)變及徐變應(yīng)變進(jìn)行求解處理，得到應(yīng)力公式，基于應(yīng)力公式，通過(guò)與截面曲率進(jìn)行整合，構(gòu)建應(yīng)力時(shí)程分析公式，

其中彈性應(yīng)變基于胡可定律計(jì)算進(jìn)行獲取，徐變應(yīng)變包括基本徐變應(yīng)變及干燥徐變應(yīng)變，干燥徐變應(yīng)變基于干燥徐變計(jì)算公式計(jì)算獲取，基本徐變應(yīng)變通過(guò)對(duì)彈性應(yīng)變關(guān)聯(lián)計(jì)算獲取。