CN109918850A - 一种有效防止混凝土开裂的方法、系统、装置、存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明一种有效防止混凝土开裂的方法、系统、装置、存储介质，本发明通过二次开发，自定义函数、参数，对结构施加徐变、温度、自生体积变形和干缩引起的单元节点荷载增量；计算单元混凝土龄期、徐变度、弹性模量、扣除徐变和体积变形后应变、计算矩阵和应力增量矩阵、计算应变，求解每个单元节点上的徐变、体积变形荷载，以此为基础计算养护相关的参数。本发明保证了混凝土干缩应力计算正确性及精确性，有效的防止了混凝土的开裂。
Description
技术领域
本发明涉及一种有效防止混凝土开裂的方法。
背景技术
在渡槽、涵洞等薄壁水工建筑物中，干缩变形是混凝土裂缝出现和扩展的最主要因素之一。薄壁结构混凝土的表面积与体积之比要比大坝等其他大体积混凝土大的多，水分散发速度和散发量相对较快和较大。混凝土不均匀的湿度场会引起结构各部位不同的干缩变形，在内部相对变形约束和结构变形外部约束，或不同浇筑层“老混凝土”对新混凝土的约束的作用下，混凝土内会产生不均匀的干缩变形应力，尤其是表面干缩应力出现相对较早且发展迅速，容易导致混凝土表面开裂或使已有表面裂缝扩展。
目前混凝土湿度场及干缩应力还没有得到足够的重视，这方面的研究还比较少。相对于温度场及温度应力，混凝土湿度扩散及干缩应力的计算要复杂的多。当温度、湿度出现非均匀变化时，混凝土表面出现裂缝。这就需要针对相应的环境进行特定的养护。如何提高保证混凝土干缩应力计算正确性及精确性，如何有效防止混凝土开裂，是本专利重中之重。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种有效防止混凝土开裂的方法、系统、装置、存储介质，能够保证混凝土干缩应力计算正确性及精确性，根据相应的环境进行特定的养护，能够有效避免防止混凝土开裂的。
技术方案：本发明一种有效防止混凝土开裂的方法，具体步骤包括，
1）根据施工现场，仿建实体模型，并对模型进行参数定义；
2）通过二次开发软件，建立函数方程、数据库；
3）施加徐变、温度、自生体积变形和干缩引起的单元节点荷载增量；
4）调用数据库，求解混凝土龄期；
5）监测施工现场的环境变量，将监测的数据传送至实体模型中；
6）对实体模型施加监测到的环境变量，包括施加温度、湿度，求解施加环境变量后的实体模型的徐变、体积的荷载；
7）求解混凝土养护相关参数。
本发明的进一步改进在于：
步骤1），对模型定义单元类型、材料属性、参数网格、工程开始浇筑时间及各层、块混凝土开始浇筑时间。
本发明的进一步改进在于：
步骤2），建立弹性模量随龄期变化的函数；
步骤4），调用数据库，包括调用弹性模量随龄期变化的函数。
本发明的进一步改进在于：
步骤4），通过调用弹性模量随龄期变化的函数，求解结构施加徐变、温度、自生体积变形和干缩引起的单元节点荷载增量。
本发明的进一步改进在于：
步骤6），求解每个单元节点上的徐变、体积变形荷载：
根据弹性模量随时间变化，提供前一荷载步结束时的单元应力、应变和状态变量以及当前增量步弹性应变增；
计算徐变度、弹性模量，计算下一荷载步徐变度、载步等效弹性模量， 计算扣除徐变、体积变形后应变，根据给出当前增量步的单元应力应变关系矩阵，更新增量步结束时的单元应力和单元状态变量。
本发明的进一步改进在于：
步骤7），求解养护天数，以及养护温度、湿度。
一种有效防止混凝土开裂的系统，包括：有限元模拟器、自定义控件；
有限元模拟器，包括控制器、应力模拟器、处理器、存储器；
自定义控件，用于自定义数据；
处理器，用于调用存储器内的自定义参数数据，用于求解结构施加徐变、温度、自生体积变形和干缩引起的单元节点荷载增量，将结果进行存储后通过应力模拟器显示；
控制器，用于对应力模拟器的结构施加徐变、温度、自生体积变形和干缩引起的单元节点荷载增量；
应力模拟器，用于显示数据，用于显示三维、平面应变和轴对称应力状态，平面应力状态，三维梁应力状态，一维梁应力状态，并被处理器所调用。
一种有效防止混凝土开裂的装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：处理器执行计算机程序时，实现上述步骤1）至步骤7）方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理执行时，实现上述步骤1）至步骤7）方法的步骤。
与现有技术相比，本发明提供的一种有效防止混凝土开裂的方法，至少实现了如下的有益效果：
本发明能够准确的查看湿度场与其导致的干缩应力场之间的本构关系，能够保证混凝土干缩应力计算正确性及精确性，根据相应的环境进行特定的养护，能够有效避免防止混凝土开裂的。
当然，实施本发明的任一产品并不特定需要同时达到以上的所有技术效果。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明有效防止混凝土开裂的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
实施例1，
如图1，一种有效防止混凝土开裂的方法，具体步骤包括，
1）根据施工现场，仿建实体模型，并对模型进行参数定义；
2）通过二次开发软件，建立函数方程、数据库；
3）施加徐变、温度、自生体积变形和干缩引起的单元节点荷载增量；
4）调用数据库，求解混凝土龄期；
5）监测施工现场的环境变量，将监测的数据传送至实体模型中；
6）对实体模型施加监测到的环境变量，包括施加温度、湿度，求解施加环境变量后的实体模型的徐变、体积的荷载；
7）求解混凝土养护相关参数。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是：
步骤1），对模型定义单元类型、材料属性、参数网格、工程开始浇筑时间及各层、块混凝土开始浇筑时间。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是：
步骤2），建立弹性模量随龄期变化的函数；
步骤4），调用数据库，包括调用弹性模量随龄期变化的函数。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是：
步骤4），通过调用弹性模量随龄期变化的函数，求解结构施加徐变、温度、自生体积变形和干缩引起的单元节点荷载增量。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是：
步骤6），求解每个单元节点上的徐变、体积变形荷载：
根据弹性模量随时间变化，提供前一荷载步结束时的单元应力、应变和状态变量以及当前增量步弹性应变增；
计算徐变度、弹性模量，计算下一荷载步徐变度、载步等效弹性模量， 计算扣除徐变、体积变形后应变，根据给出当前增量步的单元应力应变关系矩阵，更新增量步结束时的单元应力和单元状态变量。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是：
步骤7），求解养护天数，以及养护温度、湿度。
实施例2，
一种有效防止混凝土开裂的系统，包括：有限元模拟器、自定义控件；
有限元模拟器，包括控制器、应力模拟器、处理器、存储器；
自定义控件，用于自定义数据；
处理器，用于调用存储器内的自定义参数数据，用于求解结构施加徐变、温度、自生体积变形和干缩引起的单元节点荷载增量，将结果进行存储后通过应力模拟器显示；
控制器，用于对应力模拟器的结构施加徐变、温度、自生体积变形和干缩引起的单元节点荷载增量；
应力模拟器，用于显示数据，用于显示三维、平面应变和轴对称应力状态，平面应力状态，三维梁应力状态，一维梁应力状态，并被处理器所调用。
实施例3，
一种有效防止混凝土开裂的装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现实施例1中的步骤。
实施例4，
一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理执行时，实现实施例1中的步骤。
通过上述实施例可知，本发明提供的一种有效防止混凝土开裂的方法，至少实现了如下的有益效果：
经过模拟和实时监测，本发明能够准确的查看湿度场与其导致的干缩应力场之间的本构关系，能够保证混凝土干缩应力计算正确性及精确性，根据相应的环境进行特定的养护，能够有效避免防止混凝土开裂的。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种有效防止混凝土开裂的方法，其特征在于，具体步骤包括，
1）根据施工现场，仿建实体模型，并对模型进行参数定义；
2）通过二次开发软件，建立函数方程、数据库；
3）施加徐变、温度、自生体积变形和干缩引起的单元节点荷载增量；
4）调用数据库，求解混凝土龄期；
5）监测施工现场的环境变量，将监测的数据传送至实体模型中；
6）对实体模型施加监测到的环境变量，包括施加温度、湿度，求解施加环境变量后的实体模型的徐变、体积的荷载；
7）求解混凝土养护相关参数。
2.根据权利要求1所述的一种有效防止混凝土开裂的方法，其特征在于，
所述步骤1），对模型定义单元类型、材料属性、参数网格、工程开始浇筑时间及各层、块混凝土开始浇筑时间。
3.根据权利要求1所述的一种有效防止混凝土开裂的方法，其特征在于，
所述步骤2），建立弹性模量随龄期变化的函数；
所述步骤4），调用数据库，包括调用弹性模量随龄期变化的函数。
4.根据权利要求3所述的一种有效防止混凝土开裂的方法，其特征在于，
所述步骤4），通过调用所述弹性模量随龄期变化的函数，求解结构施加徐变、温度、自生体积变形和干缩引起的单元节点荷载增量。
5.根据权利要求1所述的一种有效防止混凝土开裂的方法，其特征在于，
所述步骤6），求解每个单元节点上的徐变、体积变形荷载：
根据弹性模量随时间变化，提供前一荷载步结束时的单元应力、应变和状态变量以及当前增量步弹性应变增；
计算徐变度、弹性模量，计算下一荷载步徐变度、载步等效弹性模量， 计算扣除徐变、体积变形后应变，根据给出当前增量步的单元应力应变关系矩阵，更新增量步结束时的单元应力和单元状态变量。
6.根据权利要求1所述的一种有效防止混凝土开裂的方法，其特征在于，
所述步骤7），求解养护天数，以及养护温度、湿度。
7.一种有效防止混凝土开裂的系统，其特征在于，包括：有限元模拟器、自定义控件；
所述有限元模拟器，包括控制器、应力模拟器、处理器、存储器；
所述自定义控件，用于自定义数据；
所述处理器，用于调用所述存储器内的自定义参数数据，用于求解结构施加徐变、温度、自生体积变形和干缩引起的单元节点荷载增量，将结果进行存储后通过应力模拟器显示；
所述控制器，用于对所述应力模拟器的结构施加徐变、温度、自生体积变形和干缩引起的单元节点荷载增量；
所述应力模拟器，用于显示数据，用于显示三维、平面应变和轴对称应力状态，平面应力状态，三维梁应力状态，一维梁应力状态，并被处理器所调用。
8.一种有效防止混凝土开裂的装置，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至7任意一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理执行时，实现如权利要求1至7任意一项所述方法的步骤。
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