本發(fā)明涉及鋼筋混凝土性能分析，特別是涉及一種考慮碳化對(duì)鋼筋混凝土性能影響的數(shù)值模擬。

背景技術(shù)：

1、混凝土的碳化是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程。大氣中的co2擴(kuò)散進(jìn)入混凝土后，與混凝土水泥水化過程生成的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得混凝土堿度降低的過程?；炷撂蓟螅涿軐?shí)性增加、吸水率減小、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度均提高。研究表明，配合比為1：3的水泥砂漿碳化后，其抗壓強(qiáng)度提高50%-70%，抗折強(qiáng)度提高40%-60%。但是，一旦碳化深度到鋼筋表面，它將喪失保護(hù)鋼筋使之不發(fā)生銹蝕的能力，碳化降低了混凝土的堿性，從而削弱了其對(duì)鋼筋的保護(hù)能力，使得鋼筋發(fā)生銹蝕，減少鋼筋的受力面積，存在一定的安全隱患?；炷恋奶蓟袨槭悄壳盎炷聊途眯詥栴}方面最嚴(yán)重的問題之一；現(xiàn)有的數(shù)值模擬方法通常不會(huì)考慮碳化對(duì)于鋼筋混凝土的影響，導(dǎo)致混凝土的模擬數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)差異較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N考慮碳化對(duì)鋼筋混凝土性能影響的數(shù)值模擬方法，所述方法包括以下步驟：

2、s100，建立目標(biāo)混凝土對(duì)應(yīng)的初始混凝土模型qa。

3、s200，獲取第一預(yù)設(shè)值n=1和中間模型zh=qa。

4、s300，將zh導(dǎo)入預(yù)設(shè)的有限元計(jì)算軟件中，加載預(yù)設(shè)的單位時(shí)長δt，以得到第n混凝土模型qbn，進(jìn)入s400。

5、s400，通過預(yù)設(shè)的混凝土碳化深度預(yù)測數(shù)學(xué)模型x，預(yù)測zh經(jīng)過n個(gè)δt之后的碳化深度xn。

6、s500，將qbn外表面向內(nèi)xn的厚度區(qū)域確定為完全碳化區(qū)，將qbn外表面向內(nèi)xn至xn+δd的厚度區(qū)域確定為碳化反應(yīng)區(qū)，將qbn外表面向內(nèi)xn+δd至鋼筋表面的厚度區(qū)域確定為未碳化區(qū)；δd為預(yù)設(shè)的碳化反應(yīng)區(qū)厚度。

7、s600，設(shè)置qbn的完全碳化區(qū)、碳化反應(yīng)區(qū)和未碳化區(qū)各自對(duì)應(yīng)的本構(gòu)關(guān)系，以得到qbn對(duì)應(yīng)的更新后的第n混凝土模型qbn’。

8、s700，若完全碳化區(qū)未達(dá)到鋼筋表面，則獲取n=n+1以及zh=qbn’，進(jìn)入s300；否則，進(jìn)入s800。

9、s800，更新鋼筋直徑，直至加載結(jié)束。

10、本發(fā)明至少具有以下有益效果：

11、本發(fā)明的考慮碳化對(duì)鋼筋混凝土性能影響的數(shù)值模擬方法，在目標(biāo)混凝土模擬的過程中，根據(jù)混凝土碳化深度的變化，不斷更新模型的本構(gòu)關(guān)系，使得模擬過程更加符合實(shí)際環(huán)境中的碳化過程；同時(shí)，模擬過程考慮了碳化對(duì)混凝土的影響，可以更準(zhǔn)確的模擬鋼筋混凝土的性能；隨著鋼筋銹蝕深度不斷增大，當(dāng)鋼筋直徑小于結(jié)構(gòu)最小直徑要求時(shí)，可認(rèn)為結(jié)構(gòu)破壞；對(duì)結(jié)構(gòu)的使用壽命有一定的預(yù)測作用；從而使得模擬數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)之間的差異較小。

技術(shù)特征：

1.一種考慮碳化對(duì)鋼筋混凝土性能影響的數(shù)值模擬方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮碳化對(duì)鋼筋混凝土性能影響的數(shù)值模擬方法，其特征在于，步驟s800包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮碳化對(duì)鋼筋混凝土性能影響的數(shù)值模擬方法，其特征在于，預(yù)設(shè)的混凝土碳化深度預(yù)測數(shù)學(xué)模型x符合以下關(guān)系：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的考慮碳化對(duì)鋼筋混凝土性能影響的數(shù)值模擬方法，其特征在于，δk符合以下關(guān)系：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮碳化對(duì)鋼筋混凝土性能影響的數(shù)值模擬方法，其特征在于，預(yù)設(shè)的有限元計(jì)算軟件包括：hypermesh軟件。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮碳化對(duì)鋼筋混凝土性能影響的數(shù)值模擬方法，其特征在于，δd=10mm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種考慮碳化對(duì)鋼筋混凝土性能影響的數(shù)值模擬方法，涉及鋼筋混凝土性能分析技術(shù)領(lǐng)域，所述方法包括：建立初始混凝土模型QA；將ZH導(dǎo)入預(yù)設(shè)的有限元計(jì)算軟件中；通過預(yù)設(shè)的混凝土碳化深度預(yù)測數(shù)學(xué)模型X，預(yù)測ZH經(jīng)過N個(gè)ΔT之后的碳化深度X<subgt;N</subgt;；將QB<subgt;N</subgt;外表面向內(nèi)X<subgt;N</subgt;的厚度區(qū)域確定為完全碳化區(qū)，將QB<subgt;N</subgt;外表面向內(nèi)X<subgt;N</subgt;至X<subgt;N</subgt;+Δd的厚度區(qū)域確定為碳化反應(yīng)區(qū)，將QB<subgt;N</subgt;外表面向內(nèi)X<subgt;N</subgt;+Δd至鋼筋表面的厚度區(qū)域確定為未碳化區(qū)；設(shè)置QB<subgt;N</subgt;的完全碳化區(qū)、碳化反應(yīng)區(qū)和未碳化區(qū)各自對(duì)應(yīng)的本構(gòu)關(guān)系，以得到QB<subgt;N</subgt;對(duì)應(yīng)的更新后的第N混凝土模型QB<subgt;N</subgt;’；直至加載結(jié)束；本發(fā)明使得模擬數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)之間的差異較小。

技術(shù)研發(fā)人員：胡松濤,陳芳,彭曉晨,廖鋮,李萌,王錦輝,陳錚,熊紹安
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西省水利科學(xué)院（江西省大壩安全管理中心、江西省水資源管理中心）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19