的遞推計(jì)算直到達(dá)到了預(yù)定的時(shí)間點(diǎn)，導(dǎo)出每個(gè)時(shí) 間點(diǎn)的每個(gè)單元、每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的成熟度和每個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度；
[0042] 五、建立混凝土力學(xué)分析有限元模型，設(shè)定邊界條件，導(dǎo)入每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的每個(gè)單 元、每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的成熟度和溫度，根據(jù)成熟度與靜力受壓彈性模量關(guān)系式，可求出每個(gè)單 元每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的靜力受壓彈性模量，定義每個(gè)單元每個(gè)時(shí)刻的材料屬性，根據(jù)成熟度與收 縮的關(guān)系式，得到每個(gè)節(jié)點(diǎn)每個(gè)時(shí)間段內(nèi)的收縮量，折算成當(dāng)量溫度，結(jié)合該節(jié)點(diǎn)該時(shí)間段 初始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻溫度，得到該時(shí)間段內(nèi)綜合溫度變化，作為溫度荷載，加載在有限元模 型上，有限元計(jì)算得到該時(shí)間段內(nèi)應(yīng)力變化值時(shí)，將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力變化值導(dǎo)出；
[0043] 六、將上述步驟四、步驟五的有限元計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入后處理模塊中，根據(jù)規(guī)范給出的 應(yīng)力松弛系數(shù)以及時(shí)間應(yīng)力計(jì)算公式，數(shù)據(jù)處理后得到每個(gè)節(jié)點(diǎn)每個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一主應(yīng) 力，根據(jù)成熟度與抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度關(guān)系式，得到每個(gè)節(jié)點(diǎn)各個(gè)時(shí)刻的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng) 度，與其第一主應(yīng)力相除，得到每個(gè)節(jié)點(diǎn)安全系數(shù)，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)安全系數(shù)小于安全系數(shù)容許 值時(shí)，認(rèn)為結(jié)構(gòu)存在開裂風(fēng)險(xiǎn)，安全系數(shù)容許值根據(jù)結(jié)構(gòu)的等級(jí)和對(duì)裂縫的敏感程度因素 確定；
[0044] 七、根據(jù)計(jì)算結(jié)果，給出收縮的上限、絕熱溫升溫度、養(yǎng)護(hù)措施參數(shù)，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)安 全系數(shù)控制在安全系數(shù)容許值以上。
[0045] 某底板平面尺寸為86mX 51m，電梯井最深處達(dá)11. 7m，平均厚度為4. 5m，澆注方量 2. 5萬(wàn)方，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C60,施工時(shí)間在8月下旬，過(guò)程中對(duì)底板的溫度和應(yīng)力進(jìn)行監(jiān) 測(cè)。對(duì)比實(shí)測(cè)應(yīng)力值、本發(fā)明方法和傳統(tǒng)方法的安全系數(shù)，其計(jì)算結(jié)果如圖1所示。從圖1 中可看出，本發(fā)明所計(jì)算出的安全系數(shù)與傳統(tǒng)方法相比，更接近實(shí)測(cè)值，也更偏不安全（與 安全系數(shù)容許值偏差更大），有利于混凝土裂縫的控制。
[0046] 顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的 實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其 它不同形式的變化或變動(dòng)。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍 處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于成熟度的混凝土結(jié)構(gòu)開裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 按照規(guī)范要求成型多組試件，測(cè)試試塊不同養(yǎng)護(hù)溫度不同齡期對(duì)應(yīng)的抗壓強(qiáng)度、靜 力受壓彈性模量、抗折強(qiáng)度以及收縮率，依據(jù)規(guī)范處理數(shù)據(jù)，得到對(duì)應(yīng)的抗壓強(qiáng)度、靜力受 壓彈性模量、抗拉強(qiáng)度和收縮率； 2) 根據(jù)成熟度計(jì)算公式計(jì)算不同養(yǎng)護(hù)溫度不同測(cè)試齡期對(duì)應(yīng)的成熟度，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處 理，得到成熟度與抗壓強(qiáng)度、靜力受壓彈性模量、抗拉強(qiáng)度和收縮率之間關(guān)系式； 3) 按照規(guī)范要求，測(cè)定混凝土絕熱溫升曲線，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到混凝土成熟度與絕 熱溫升關(guān)系式； 4) 建立混凝土熱分析有限元模型，設(shè)定邊界條件和材料屬性，根據(jù)每個(gè)計(jì)算時(shí)間段起 始單元的溫度、時(shí)間段長(zhǎng)度和前一時(shí)間段成熟度，計(jì)算該單元對(duì)應(yīng)的成熟度，代入成熟度與 溫升關(guān)系式，得到該時(shí)間段內(nèi)放熱量，進(jìn)行有限元計(jì)算，得到該時(shí)間段結(jié)束時(shí)的溫度，該溫 度作為下一時(shí)間段起始溫度，不斷的遞推計(jì)算直到達(dá)到了預(yù)定的時(shí)間點(diǎn)，導(dǎo)出每個(gè)時(shí)間點(diǎn) 的每個(gè)單元、每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的成熟度和每個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度； 5) 建立混凝土力學(xué)分析有限元模型，設(shè)定邊界條件，導(dǎo)入每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的每個(gè)單元、每個(gè) 節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的成熟度和溫度，根據(jù)成熟度與靜力受壓彈性模量關(guān)系式，求出每個(gè)單元每個(gè)時(shí) 間點(diǎn)的靜力受壓彈性模量，定義每個(gè)單元每個(gè)時(shí)刻的材料屬性，根據(jù)成熟度與收縮的關(guān)系 式，得到每個(gè)節(jié)點(diǎn)每個(gè)時(shí)間段內(nèi)的收縮量，折算成當(dāng)量溫度，結(jié)合該節(jié)點(diǎn)該時(shí)間段初始時(shí)刻 和結(jié)束時(shí)刻溫度，得到該時(shí)間段內(nèi)綜合溫度變化，作為溫度荷載，加載在有限元模型上，有 限元計(jì)算得到該時(shí)間段內(nèi)應(yīng)力變化值時(shí)，將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力變化值導(dǎo)出； 6) 導(dǎo)入步驟4)和步驟5)的有限元計(jì)算結(jié)果，根據(jù)規(guī)范給出的應(yīng)力松弛系數(shù)以及時(shí)間 應(yīng)力計(jì)算公式，數(shù)據(jù)處理后得到每個(gè)節(jié)點(diǎn)每個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一主應(yīng)力，根據(jù)成熟度與抗壓 強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度關(guān)系式，得到每個(gè)節(jié)點(diǎn)各個(gè)時(shí)刻的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，與其第一主應(yīng)力相 除，得到每個(gè)節(jié)點(diǎn)安全系數(shù)，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)安全系數(shù)小于安全系數(shù)容許值時(shí)，認(rèn)為結(jié)構(gòu)存在開 裂風(fēng)險(xiǎn)。2. 如權(quán)利要求1所述的基于成熟度的混凝土結(jié)構(gòu)開裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于：在 步驟1)中試塊抗壓強(qiáng)度、靜力受壓彈性模量、抗折強(qiáng)度試塊測(cè)試均按照《普通混凝土力學(xué) 性能試驗(yàn)方法》GB50081要求進(jìn)行，試塊收縮測(cè)試按照《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試 驗(yàn)方法》GB/T50082要求進(jìn)行，試塊數(shù)量、養(yǎng)護(hù)溫度以及測(cè)試的齡期按照結(jié)構(gòu)的重要等級(jí)、計(jì) 算時(shí)間長(zhǎng)、預(yù)估混凝土最高溫升因素確定。3. 如權(quán)利要求1所述的基于成熟度的混凝土結(jié)構(gòu)開裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于：在 步驟2)中采用的成熟度計(jì)算公式：式中，teq為等效齡期；R為空氣常量，取8. 314 ;U #和U "分別為溫度T和參考溫度20°C 時(shí)的水泥水化反應(yīng)表觀活化能。4. 如權(quán)利要求1所述的基于成熟度的混凝土結(jié)構(gòu)開裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于：在 步驟2)中成熟度與抗壓強(qiáng)度、靜力受壓彈性模量、抗折強(qiáng)度關(guān)系式如下：式中，X(teq)為混凝土在等效齡期為時(shí)的力學(xué)性能；Xinf為混凝土的最終力學(xué)性能， 即當(dāng)t - 時(shí)的力學(xué)性能，Xinf、K、t。為待定參數(shù)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)線形回歸得到。5. 如權(quán)利要求1所述的基于成熟度的混凝土結(jié)構(gòu)開裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于：在 步驟2)中成熟度與收縮率之間的關(guān)系式如下：式中，ζ (teq)為teq時(shí)刻混凝土的收縮率，ε。為混凝土最終的收縮率，teq為成熟度，α 為收縮發(fā)展系數(shù)。6. 如權(quán)利要求1所述的基于成熟度的混凝土結(jié)構(gòu)開裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于：在 步驟3)中，混凝土絕熱溫升測(cè)定依據(jù)《混凝土熱物理參數(shù)測(cè)定儀》JG/T 329-2011，混凝土 成熟度與絕熱溫升關(guān)系式如下：式中，T (tj為U時(shí)刻混凝土的溫度，T。為混凝土絕熱最高溫升，t %為成熟度，t k、β 為絕熱溫升試驗(yàn)曲線形狀參數(shù)。7. 如權(quán)利要求1所述的基于成熟度的混凝土結(jié)構(gòu)開裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于：在 步驟5)中成熟度與收縮率的關(guān)系式如下： Δ Ti= Δ ε Ja 式中：AT1Si時(shí)間段內(nèi)收縮折算的溫度降低值，Δ ε i為i時(shí)間段內(nèi)混凝土收縮率， α為混凝土的膨脹系數(shù)。8. 如權(quán)利要求1所述的基于成熟度的混凝土結(jié)構(gòu)開裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于：在 步驟6)中時(shí)間應(yīng)力計(jì)算公式如下：式中，σ i時(shí)間段內(nèi)混凝土的應(yīng)力，Δ 〇 ;為j時(shí)間段內(nèi)混凝土應(yīng)力增加量，Hlj為j 時(shí)間段加載到i時(shí)間段的應(yīng)力松弛系數(shù)。9. 如權(quán)利要求1所述的基于成熟度的混凝土結(jié)構(gòu)開裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于：在 步驟6)中安全系數(shù)容許值根據(jù)結(jié)構(gòu)的等級(jí)和對(duì)裂縫的敏感程度因素取值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于成熟度的混凝土結(jié)構(gòu)開裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，通過(guò)試驗(yàn)得到成熟度與混凝土力學(xué)性能、絕熱溫升的函數(shù)關(guān)系式，建立混凝土熱分析有限元模型，根據(jù)成熟度與絕熱溫升函數(shù)關(guān)系式，通過(guò)遞推的方式得到每個(gè)時(shí)間點(diǎn)混凝土的溫度和成熟度，代入混凝土力學(xué)分析有限元模型，得到每個(gè)時(shí)間點(diǎn)混凝土對(duì)應(yīng)的應(yīng)力變化值，將計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入后處理模塊中，考慮應(yīng)力松弛的基礎(chǔ)上得到混凝土每個(gè)時(shí)刻的第一主應(yīng)力，將其與混凝土該時(shí)刻對(duì)應(yīng)強(qiáng)度相除，求出相應(yīng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)安全系數(shù)，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)安全系數(shù)小于安全系數(shù)容許值時(shí)，認(rèn)為結(jié)構(gòu)存在開裂風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明綜合考慮時(shí)間和溫度對(duì)混凝土水化熱反應(yīng)、強(qiáng)度增長(zhǎng)以及收縮的影響，比單純考慮時(shí)間的影響，計(jì)算精度更高。
【IPC分類】G01N33/38, G06F19/00, G06F17/50
【公開號(hào)】CN105158447
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510562726
【發(fā)明人】張琨, 王輝, 孫克平, 劉志茂, 劉衛(wèi)軍, 劉彬, 張進(jìn)利, 歐陽(yáng)明勇, 龐二波
【申請(qǐng)人】中建三局集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年9月7日