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专利号: 2020102147171
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑损伤影响的混凝土徐变预测方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,测得徐变试验值,以徐变试验值与徐变计算值的残差平方和为目标函数,反演徐变度公式中参数fi,gi,pi和ri,i=1,2,基于反演的徐变度公式中8个参数,构建出通用徐变度公式,通用徐变度公式如下:‑1

式中:C(t,τ)为徐变度,其量纲为MPa ;fi,gi,pi,ri,i=1,2,为徐变度公式的8个参数,f1,g1,p1,r1用以表征混凝土持荷早期的可逆徐变特性,f2,g2,p2,r2用以表征混凝土持荷晚期的可逆徐变特性;τ为加载龄期;t‑τ为持荷时长;

步骤2,计算统计损伤参数F0、m,确定损伤变量D;

步骤3,基于通用徐变度公式和损伤变量D构建混凝土徐变预测模型;

所述步骤3中构建的混凝土徐变预测模型如下:

0.34

E(τ)=E0[1‑exp(‑0.4τ )]                (4)式中:ε(t)为混凝土材料的总应变;σ′(τ)为混凝土材料的有效应力;σ(τ)为混凝土材料的名义应力;D为损伤变量;τ为加载龄期,E(τ)为τ时刻混凝土的弹性模量;E0为混凝土最终弹性模量;

步骤4,采用构建的混凝土徐变预测模型完成对混凝土徐变过程的预测。

2.根据权利要求1所述的一种考虑损伤影响的混凝土徐变预测方法,其特征在于,所述E0=1.45E28,E28为混凝土28天的弹性模量。

3.根据权利要求1或2所述的一种考虑损伤影响的混凝土徐变预测方法,其特征在于,所述步骤1中反演徐变度公式中8个参数fi,gi,pi和ri的具体过程如下:步骤1.1,将式(1)中待定参数fi,gi,pi,ri(i=1,2)记为X,即X=[x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,Tx8],则有:

步骤1.2,以徐变试验值与徐变计算值的残差平方和作为参数,反演优化问题的目标函数,即:式中:F(X)为目标函数;C(t,τ)为徐变度计算值;C′(t,τ)为徐变度试验值;xi为待定参数;

步骤1.3,确定设计变量为8个,复合型顶点数K为6个,在约束 内随机产生K个顶点,以构成初始复合形,并运用复合形法的Matlab程序进行迭代计算,从而确定待定参数xi,i=1~8。

4.根据权利要求3所述的一种考虑损伤影响的混凝土徐变预测方法,其特征在于,所述步骤2中损伤变量D的计算公式如下:式中:F为混凝土单元强度;

将F定义为微单元的有效应变能以表征混凝土的单元强度,即:e c

F=σ′(ε+ε)                      (8)e c

式中:σ′为有效应力;ε为弹性应变;ε为徐变应变。

5.根据权利要求4所述的一种考虑损伤影响的混凝土徐变预测方法,其特征在于,所述损伤参数F0和m的表达式具体如下:

1/m

F0=σcεcm                     (10)式中:σc为混凝土材料峰值强度点的峰值应力;εc为混凝土材料峰值强度点的峰值应变;E为混凝土弹性模量。

6.根据权利要求5所述的一种考虑损伤影响的混凝土徐变预测方法,其特征在于,所述步骤3中,当应力不断变化时,采用增量法,根据积分中值定理可得应力增量与应变增量的关系式,如下所示:其中:

式中:Δσn为混凝土持荷第n天的应力增量; 为τn时刻与τn‑1时刻的中点时刻;

为 时刻混凝土的弹性模量,可由式(4)求得;Δεn为混凝土持荷第n天的应变增量; 为第n‑1天的累积弹性应变; 为第n‑1天的累积徐变应变;Dn‑1为第n‑1天的损伤值;Dn‑2为第n‑2天的损伤值。

7.根据权利要求6所述的一种考虑损伤影响的混凝土徐变预测方法,其特征在于,所述步骤3中,当应力状态为空间应力时,应力增量与应变增量的关系式如下:其中:

式中:μ为泊松比,{Δσn}为应力增量列矩阵,{Δεn}为应变增量列矩阵; 为第n‑1天的累积弹性应变列矩阵, 为第n‑1天的累积徐变应变列矩阵。

8.根据权利要求7所述的一种考虑损伤影响的混凝土徐变预测方法,其特征在于,所述步骤4中,每预测完一天的混凝土徐变变形后,根据最新的应力应变状态更新损伤变量D,完成对后一天混凝土徐变过程的预测。

9.根据权利要求1所述的一种考虑损伤影响的混凝土徐变预测方法,其特征在于,所述步骤1中,测得徐变试验值是在持续荷载水平为15%~25%混凝土抗压强度下测得。