CN111638322A - 一种基于Birnbaum-Saunders分布的混凝土耐久性寿命预测方法 - Google Patents
一种基于Birnbaum-Saunders分布的混凝土耐久性寿命预测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111638322A CN111638322A CN202010675026.1A CN202010675026A CN111638322A CN 111638322 A CN111638322 A CN 111638322A CN 202010675026 A CN202010675026 A CN 202010675026A CN 111638322 A CN111638322 A CN 111638322A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- concrete
- elastic modulus
- time
- dynamic elastic
- birnbaum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 34
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
- G01N33/383—Concrete or cement
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于Birnbaum‑Saunders分布的混凝土耐久性寿命预测方法,该方法简便、可靠性高、适用范围广,其简便性体现在只需检测得到混凝土动弹性模量值便可通过该方法进行寿命预测,而无需做大量实验获得相应的参数,可靠性高体现在在寿命预测过程未对动弹性模量值进行拟合或采用数学假设,适用范围广体现在可对各类混凝土服役环境进行寿命预测,既包括腐蚀环境,也包括因气候变化产生的冻融损伤、干湿循环环境,解决了目前寿命预测技术适用范围窄,计算复杂,预测成本高等一系列问题。
Description
技术领域
本发明属于土木工程技术领域,更具体的说是涉及一种基于Birnbaum-Saunders分布的混凝土耐久性寿命预测方法。
背景技术
在土木工程领域,精确预测混凝土服役寿命,不仅对混凝土结构的安全使用具有重要保证作用,而且还可在其失效破坏之前进行必要的加固维修。然而由于我国地域广阔,气候复杂多变,影响混凝土耐久性因素众多,且不同因素损伤劣化机理不同,使得实现混凝土寿命精准预测较为困难。同时,目前混凝土寿命预测方法多基于Fick第二定律建立起来的数学模型,不仅需要通过破损方法得到氯离子、CO2等的扩散深度,而且数学模型复杂,考虑因素较多,需要较多参数,不利于实现快速、准确地寿命预测。此外,还有一部分寿命预测基于损伤演化方程,该方法不仅需要大量的、系统实验确定各项参数,而且该方法只能针对某种特定的损伤过程,因此在实际工程中也难广泛应用。
因此研发一种准确、方便、快捷且适用范围广的混凝土耐久性寿命预测方法是本领域人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种基于Birnbaum-Saunders分布的混凝土耐久性寿命预测方法。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种基于Birnbaum-Saunders分布的混凝土耐久性寿命预测方法,包括以下步骤:
(1)检测混凝土初始动弹性模量E0、在某一服役环境中服役t时刻的动弹性模量Ej(t)和相邻tj-1时刻的动弹性模量Ej-1(t);
(2)输入Ej(t)和Ej-1(t),根据公式Erj(t)=Ej(t)/E0和Erj-1(t)=Ej-1(t)/E0计算t时刻的相对动弹性模量Erj(t)和相邻tj-1时刻的相对动弹性模量Erj-1(t);
(3)输入Erj(t)和Erj-1(t),根据公式ΔEj=(Erj(t)-Erj-1(t))/Δt计算第j次测试相邻两时刻相对动弹性模量经时变化值;
其中,1≤j≤n,n为正整数,n>1,Δt为t时刻和tj-1时刻间隔的天数;
(7)输入形状参数α与尺度参数β,根据公式计算基于Birnbaum-Saunders分布混凝土动弹性模量退化指标在不同服役时间下可靠度,并绘制混凝土寿命分布预测曲线,评估混凝土寿命,定义可靠度值降为零时所用时间为混凝土耐久性寿命,其中,Φ(·)为标准正态分布函数。
本发明的有益效果是:本发明提供了一个简便、可靠性高、适用范围广的寿命预测方法,其简便性体现在只需检测得到混凝土动弹性模量值便可通过该方法进行寿命预测,而无需做大量实验获得相应的参数,可靠性高体现在在寿命预测过程未对动弹性模量值进行拟合或采用数学假设,适用范围广体现在可对各类混凝土服役环境进行寿命预测,既包括腐蚀环境,也包括因气候变化产生的冻融损伤、干湿循环环境,解决了目前寿命预测技术适用范围窄,计算复杂,预测成本高等一系列问题。
附图说明
图1为C35试件、C40试件、C45试件可靠度图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种基于Birnbaum-Saunders分布的混凝土耐久性寿命预测方法,包括以下步骤:
(1)检测混凝土初始动弹性模量E0、在某一服役环境中服役t时刻的动弹性模量Ej(t)和相邻tj-1时刻的动弹性模量Ej-1(t);
(2)输入Ej(t)和Ej-1(t),根据公式Erj(t)=Ej(t)/E0和Erj-1(t)=Ej-1(t)/E0计算t时刻的相对动弹性模量Erj(t)和相邻tj-1时刻的相对动弹性模量Erj-1(t);
(3)输入Erj(t)和Erj-1(t),根据公式ΔEj=(Erj(t)-Erj-1(t))/Δt计算第j次测试相邻两时刻相对动弹性模量经时变化值;
其中,1≤j≤n,n为正整数,n>1,Δt为t时刻和tj-1时刻间隔的天数;
(7)输入形状参数α与尺度参数β,根据公式计算基于Birnbaum-Saunders分布混凝土动弹性模量退化指标在不同服役时间下可靠度,并绘制混凝土寿命分布预测曲线,评估混凝土寿命,定义可靠度值降为零时所用时间为混凝土耐久性寿命,其中,Φ(·)为标准正态分布函数。
实施例2
(1)采用如下成分配比成型混凝土,混凝土成分配比见表1:
表1混凝土成分配比(Kg/m3)
试件编号 | 水泥 | 粉煤灰 | 粗骨料 | 细集料 | 水 | 减水剂 | 阻锈剂 | 水胶比 |
C35试件 | 300 | 90 | 1153 | 621 | 148.2 | 1.8 | 36 | 0.38 |
C40试件 | 320 | 96 | 1111 | 681 | 145.6 | 2.1 | 36 | 0.35 |
C45试件 | 340 | 102 | 1100 | 720 | 141.5 | 3.5 | 36 | 0.32 |
(2)进行耐久性试验
将标准养护28天混凝土试件,置于格尔木盐渍土环境中进行现场试验,每隔150天检测混凝土试件动弹性模量值,获得动弹性模量数据见表2:
表2动弹性模量数据(GPa)
试件编号 | 0天 | 150天 | 300天 | 450天 | 600天 | 750天 | 900天 | 1050天 |
C35试件 | 34.80 | 37.59 | 34.94 | 34.39 | 33.02 | 33.29 | 30.67 | 29.54 |
C40试件 | 39.40 | 43.01 | 40.89 | 41.97 | 38.19 | 37.09 | 35.98 | 35.17 |
C45试件 | 43.60 | 48.19 | 46.56 | 47.15 | 44.00 | 43.51 | 41.41 | 40.74 |
(3)计算不同测量周期下混凝土相对动弹性模量值,j表示测量动弹性模量的次数,其相邻次数分别为为j-1、j+1,且1≤j≤n,n为正整数,n>1,E0为试验开始前混凝土动弹性模量值,Ej(t)为试验开始后第j次所测混凝土动弹性模量值,Erj(t)为试验开始后第j次混凝土相对动弹性模量值,则Erj(t)=Ej(t)/E0,计算结果见表3:
表3相对动弹性模量值
试件编号 | 0天 | 150天 | 300天 | 450天 | 600天 | 750天 | 900天 | 1050天 |
C35试件 | 1.0000 | 1.0801 | 1.0041 | 0.9884 | 0.9489 | 0.9567 | 0.8813 | 0.8489 |
C40试件 | 1.0000 | 1.0917 | 1.0377 | 1.0653 | 0.9692 | 0.9414 | 0.9133 | 0.8926 |
C45试件 | 1.0000 | 1.1054 | 1.0680 | 1.0814 | 1.0092 | 0.9979 | 0.9498 | 0.9344 |
(4)计算相对动弹性模量经时变化值,记相对动弹性模量经时变化值为ΔEj;Δt为相邻试件间隔天数,本实施例中Δt=150天;则ΔEj=(Erj(t)-Erj-1(t))/Δt,计算结果见表4:
表4相对动弹性模量经时变化值
表5动弹性模量退化量均值与方差
表6形状参数与尺度参数计算表
试件编号 | α | β |
C35试件 | 7.059E-02 | 6.406E+03 |
C40试件 | 6.191E-02 | 3.911E+03 |
C45试件 | 5.434E-02 | 2.780E+03 |
(8)定义可靠度值降为零时所得时间为混凝土耐久性寿命,可得格尔木盐渍土环境中C35、C40、C45三类强度等级混凝土耐久性寿命分别为3160天、4520天、7550天。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (1)
1.一种基于Birnbaum-Saunders分布的混凝土耐久性寿命预测方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)检测混凝土初始动弹性模量E0、在某一服役环境中服役t时刻的动弹性模量Ej(t)和相邻tj-1时刻的动弹性模量Ej-1(t);
(2)输入Ej(t)和Ej-1(t),根据公式Erj(t)=Ej(t)/E0和Erj-1(t)=Ej-1(t)/E0计算t时刻的相对动弹性模量Erj(t)和相邻tj-1时刻的相对动弹性模量Erj-1(t);
(3)输入Erj(t)和Erj-1(t),根据公式ΔEj=(Erj(t)-Erj-1(t))/Δt计算第j次测试相邻两时刻相对动弹性模量经时变化值;
其中,1≤j≤n,n为正整数,n>1,Δt为t时刻和tj-1时刻间隔的天数;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010675026.1A CN111638322B (zh) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | 一种基于Birnbaum-Saunders分布的混凝土耐久性寿命预测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010675026.1A CN111638322B (zh) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | 一种基于Birnbaum-Saunders分布的混凝土耐久性寿命预测方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111638322A true CN111638322A (zh) | 2020-09-08 |
CN111638322B CN111638322B (zh) | 2023-03-17 |
Family
ID=72329926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010675026.1A Active CN111638322B (zh) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | 一种基于Birnbaum-Saunders分布的混凝土耐久性寿命预测方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111638322B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112949184A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-11 | 南京工程学院 | 一种最小采样方差粒子滤波的混凝土冻融寿命预测方法 |
CN112949185A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-11 | 南京工程学院 | 一种多因素混凝土冻融的粒子滤波寿命预测方法 |
CN114065356A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-18 | 长安大学 | 一种盐渍土地区桥梁墩柱混凝土使用寿命预测方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108416110A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-08-17 | 长沙理工大学 | 基于标准Wiener过程的混凝土寿命预测方法 |
CN110568167A (zh) * | 2019-09-10 | 2019-12-13 | 中国长江三峡集团有限公司 | 一种预判自然环境下混凝土长期耐久性能的无损检测方法 |
-
2020
- 2020-07-14 CN CN202010675026.1A patent/CN111638322B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108416110A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-08-17 | 长沙理工大学 | 基于标准Wiener过程的混凝土寿命预测方法 |
CN110568167A (zh) * | 2019-09-10 | 2019-12-13 | 中国长江三峡集团有限公司 | 一种预判自然环境下混凝土长期耐久性能的无损检测方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
MARVIN RAUSAND 著: "《系统可靠性理论模型、统计方法及应用》", 28 February 2010, 国防大学出版社 * |
乔宏霞 等: "基于Wiener随机过程的混凝土加速寿命试验", 《建筑材料学报》 * |
马小兵 等: "《可靠性统计分析》", 31 March 2020, 北京航空航天大学出版社 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112949184A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-11 | 南京工程学院 | 一种最小采样方差粒子滤波的混凝土冻融寿命预测方法 |
CN112949185A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-11 | 南京工程学院 | 一种多因素混凝土冻融的粒子滤波寿命预测方法 |
CN112949185B (zh) * | 2021-03-05 | 2022-03-08 | 南京工程学院 | 一种多因素混凝土冻融的粒子滤波寿命预测方法 |
CN112949184B (zh) * | 2021-03-05 | 2023-08-29 | 南京工程学院 | 一种最小采样方差粒子滤波的混凝土冻融寿命预测方法 |
CN114065356A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-18 | 长安大学 | 一种盐渍土地区桥梁墩柱混凝土使用寿命预测方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111638322B (zh) | 2023-03-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111638322B (zh) | 一种基于Birnbaum-Saunders分布的混凝土耐久性寿命预测方法 | |
Park et al. | Stochastic degradation models with several accelerating variables | |
CN103630343B (zh) | 隔振器贮存寿命加速试验方法 | |
CN111123188A (zh) | 基于改进最小二乘法的电能表综合检定方法及系统 | |
Guiraud et al. | A non-central version of the Birnbaum-Saunders distribution for reliability analysis | |
CN101847834A (zh) | 电站小样本及无失效数据部件失效率的可靠性评估方法 | |
CN103902451A (zh) | 一种智能电能表软件品质评价方法 | |
CN114279842A (zh) | 一种确定岩石裂纹起裂应力和损伤应力的方法及系统 | |
CN108052717B (zh) | 一种基于局部应力-应变法的疲劳寿命校准方法 | |
CN104914041A (zh) | 盾构隧道弹性密封垫成品老化检测方法 | |
CN108548720B (zh) | I型裂纹弹塑性理论公式获取延性材料j阻力曲线的方法 | |
Wang et al. | Durability of organic coated reinforced magnesium oxychloride cement concrete | |
CN105300819A (zh) | 基于支持向量机算法的合金钢疲劳极限检测方法及其系统 | |
CN103076124B (zh) | 一种采用声速比率回归法测量服役螺栓轴力的方法 | |
CN112926698A (zh) | 一种大型旋转装备振动预测与装配评价方法 | |
Kong et al. | Distribution characterisation of spring durability for road excitations using maximum likelihood estimation | |
CN105631238A (zh) | 一种滚动轴承振动性能变异的检测方法及系统 | |
CN110263472A (zh) | 基于回归法综合寿命试验数据的机电产品可靠度评估方法 | |
CN113870955A (zh) | 一种用于自然环境下橡胶性能后固化效应的预测模型建立方法 | |
CN105352879A (zh) | 一种涂漆杆塔涂层腐蚀剩余寿命评估方法 | |
Hu et al. | Study on the detection signal of OTDR based on wavelet denoising and approximate entropy | |
CN115329644A (zh) | 一种大变形橡胶材料超弹复合行为精准仿真方法 | |
CN114383834B (zh) | 一种海洋工程结构微小损伤判定方法 | |
CN110991001B (zh) | 一种基于单调回归理论的卷簧寿命评估方法 | |
CN114580299A (zh) | 一种混凝土抗压能力预测方法、装置、设备及存储介质 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |