[发明专利]一种新型多参数影响下早期混凝土性态变化研究方法

说明书

本发明涉及一种新型多参数影响下早期混凝土性态变化研究方法，可以精确的模拟混凝土结构内外部的温度值和湿度值，进而研究在温度、湿度综合作用下，结构物的受力和变形特性。研究发现结构物在不受重力产生裂缝的过程中，温度对结构内部的贯穿性裂缝起到了主要作用，湿度对结构表面的微小裂缝其主要作用。为了防止早期混凝土裂缝的产生，通过控制内外温度和湿度梯度、改善结构约束条件及提高混凝土抗裂性能方面进行研究。该方法能够实时获得早期混凝土温度、湿度，通过数值仿真、室内试验与遗传算法相结合的方式来对数值仿真模型相关参数进行实时更新，在保证精确模拟模型温度场、湿度场的情况下，进行混凝土结构物较为精确的应力场控制与模拟。

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种新型多参数影响下早期混凝土性态变化 研究方法。

背景技术

混凝土是当今使用最广、用量最大的建筑材料。由于混凝土具有工程所需要的强度和 耐久性，且原料易得，造价较低，特别是能耗较低，因此用途极为广泛。相比混凝土材料 的抗压强度，其抗拉强度较低，是一种容易开裂的材料，混凝土内部温度和应力、应变机理引起了众多行业的关注。混凝土浇筑完成初期，混凝土内部温度急剧上升，混凝土的弹性模量随龄期变化，易产生热胀变形。当混凝土产生的热量小于释放的热量时，混凝土温度开始降低，在此阶段会产生收缩变形；当应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土便会产生裂缝。早期混凝土性态的发展对施工期混凝土裂缝的产生有较大影响。

混凝土的早期热、力学特征和裂缝控制仍未能得到很好的解决，主要是因为早期混凝 土材料的相关性能较为复杂，测试上也存在难度。目前已有部分学者对早期混凝土性态变 化进行了一系列研究，但多数仅考虑常规因素(如水化热、应变、拉伸徐变等)影响下结 构性态的变化规律。现阶段少有学者同时考虑变化的热膨胀系数和混凝土徐变、收缩变形 引起的干缩应力以及塑性理论对早期混凝土结构性态变化的影响，有待进一步深入研究， 为工程施工及科学研究提供理论参考。

并且，目前现有技术中已有的实时模拟方法往往在控制参数变化方面考虑不足，导致 计算结果不准确。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种新型多参数影响下早期混凝土性态变化研究方法，其 方法实现方便、可操作性强且使用效果好、实验条件限制小，可有效节约研究成本，且计 算结果精度高。

本发明提供一种新型多参数影响下早期混凝土性态变化研究方法，包括：

(1)依据工程所需选定合适的试验材料；

(2)依据相关混凝土试验规范，确定混凝土配合比；

(3)设计试验方案，并获取相关的混凝土物理参数，所述混凝土物理参数包括：导热 系数、密度、比热和线性膨胀系数；

(4)用温度传感器与振弦传感器分别测量混凝土试件内部的温度与应变；

(5)结合二次开发改进后遗传算法对所述试验方案得出的热力学参数进行反演；所述 热力学参数包括：导温系数、导热系数、比热和密度；

(6)基于反演参数及ABAQUS的二次开发平台，开发了适用于早期混凝土温度场、湿度场计算的子程序，根据所述工程建立有限元模型进行早期混凝土温、湿度场数值模拟计算；

(7)依托ABAQUS二次开发平台，通过调用所述温度场、湿度场和开发的应力场子程序，实现了早期黏弹塑性混凝土的热湿力学耦合模型和数值求解过程；再结合所述线性膨胀系数，研究早期混凝土的性态变化规律，实现早期混凝土热湿力的时变性耦合分析。

进一步地，早期黏弹塑性混凝土的热湿力学耦合模型和数值求解过程，包括：

采用模拟方法计算结构温度场；

根据所述温度场子程序来模拟结构相对湿度场分布；