[发明专利]基于细观组构模拟的混凝土蠕变性质预测方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程领域，具体地，涉及一种基于细观组构模拟的混凝土蠕变性质预测方法。

背景技术

混凝土蠕变也称“徐变”，是指在持续荷载作用下，混凝土结构的变形将随时间不断增加的现象。蠕变可以引起预应力混凝土结构的预应力损失；在大跨度梁中，蠕变还增加了梁的挠度，这些都是蠕变对结构有害的影响。另一方面，在大体积混凝土结构中，蠕变能降低温度应力，减少收缩裂缝；在结构应力集中区和因基础不均匀沉陷引起局部应力的结构中，蠕变能削减结构的应力峰值，这些又会对结构产生有益的影响。因此，混凝土的蠕变问题对实际工程十分重要。

目前国内外对于混凝土蠕变性质的研究是一个难点，大多是基于实验室的小试块蠕变试验，尺寸一般在50cm以下。由于尺寸效应的影响，实验室小试块蠕变试验的试验结果很难应用于实际工程中。

为此，本发明提供一种基于细观组构模拟的混凝土蠕变性质预测方法。该发法先通过试验得到每种组构成分的蠕变性质，再根据岩石中各种成分组成的比例，通过数值模拟方法计算得到混凝土整体蠕变力学性质，有望在混凝土工程蠕变预测方面取得较好地结果。

目前国内相关混凝土蠕变性质研究方法的研究现状如下：

1、《粉煤灰掺量和水胶比对高性能混凝土徐变性能的影响及其机理》一文研究了粉煤灰掺量和水胶比对混凝土蠕变性能的影响(参见《土木工程学报》2009年第12期，作者：赵庆新)，该方法主要考虑了粉煤灰掺量和水灰比对蠕变的影响，未考虑混凝土组构成分比例的影响，也未考虑粗细骨料的空间分布情况；

2、《混凝土双轴压缩徐变实验初步研究》一文介绍了混凝土双轴压缩蠕变的实验曲线.(参见《清华大学学报(自然科学版)》2001年第11期，作者：高虎，等)，该方法的试件尺寸为100mm×100mm×300mm，但局限于只能反映实验室小试块的蠕变性质，不能推广到更多工况；

3、《混凝土三轴蠕变统计损伤模型研究》一文，采用SAM-2000微机控制电液伺服材料三轴试验机对混凝土进行了三轴压缩试验和三轴蠕变试验。(参见《工程力学》2013年第10期，作者：傅强，等)，该文的试件为φ50×100mm圆柱形试件，通过引入损伤变量建立了混凝土三轴蠕变统计损伤模型，但没有考虑混凝土组构成分比例的影响。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种基于细观组构模拟的混凝土蠕变性质预测方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

基于细观组构模拟的混凝土蠕变性质预测方法，步骤如下：

(1)、混凝土组构成分及比例鉴定

(2)、各单成分试样制备

(3)、各单成分试样分别进行蠕变试验

(4)、建立各单成分试样的蠕变模型

(5)、反演获得单成分试样的蠕变参数

(6)、混凝土试样按成分比例的随机几何建模

(7)、混凝土试样的蠕变性质计算预测。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、以单成分试样的蠕变性质及组构成分比例为基础，计算获得混凝土试样的蠕变性质，可以模拟实际混凝土工程的实际成分组成情况，不仅限于实验室尺度；

2、该发明方法可广泛应用于土木、水电、交通、能源等领域的混凝土力学性能研究，应用范围广泛。

附图说明

图1为基于细观组构模拟的混凝土蠕变性质预测方法流程示意图；

图2为蠕变曲线性质示意图；

图3为Burgers模型示意图；

图4为西原模型示意图；

图5为混凝土方型试样的网格单元随机分布示意图。

具体实施方式

如图1所示，基于细观组构模拟的混凝土蠕变性质预测方法，步骤如下：

1、混凝土组构成分及比例鉴定，具体方法如下：

查明混凝土的组构成分及体积配合比，作为几何网格建模的比例依据；

比如：某混凝土试样体积配合比为：水泥:粉煤灰:砂:石＝0.2:0.1:0.2:0.5；再比如：某混凝土试样体积配合比为：水泥砂浆:粗骨料＝0.5:0.5；

2、各单成分试样制备，具体方法如下：

采集各单成分试样分别加工成直径与高度之比为1：2的圆柱形试样，要求圆柱形试样两端面的不平整度偏差为±0.05毫米，以消除试样离散性的影响；也可以制备成150mm×150mm×150mm的方型试样或更大尺寸的试样；

3、各单成分试样分别进行蠕变试验，具体方法如下：