海水海砂混凝土多物理场耦合分析及施工质量控制方法技术

本发明专利技术公开了一种海水海砂混凝土多物理场耦合分析及施工质量控制方法，上述方法包括：获取海水海砂混凝土与固体力学参数、热力学参数以及电化学参数对应的试验值；根据所述试验值拟合用于物理场的控制方程的参数；建立海水海砂混凝土构件三维模型和多个用于所述海水海砂混凝土构件三维模型的物理场，所述物理场分别由固体力学模块、固体传热模块和电化学场的阴极保护模块形成；对多种物理场进行相互耦合分析；设置三维模型网格和求解器参数，进行多物理场耦合仿真计算，当计算结果收敛时获得仿真分析结果并输出。与现有技术相比，能够全面对海水海砂混凝土性能进行仿真分析，分析计算结果能反映真实情况，可信度高，使得施工质量控制得到有效保证。工质量控制得到有效保证。工质量控制得到有效保证。

【技术实现步骤摘要】
海水海砂混凝土多物理场耦合分析及施工质量控制方法


[0001]本专利技术涉及混凝土施工
，尤其涉及的是一种海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法、施工质量控制方法、装置、终端及介质。

技术介绍

[0002]近年来，海水和海砂在混凝土建筑中的应用引起了全世界的关注，尤其是在沿海地区。一方面，在混凝土中使用海水和海砂，可以大大缓解资源的短缺。另一方面积极响应国家绿色发展战略，推动可持续材料的发展。但是，由于海水和海砂中包含大量氯离子，会引起混凝土中钢筋锈蚀，进而影响钢筋混凝土结构使用与安全性能，造成严重的经济损失和人员伤亡。通过采用外加电流阴极保护及结构加固(ICCP
‑
SS)技术，通过阴极保护(ICCP)，即外部直流电源以及辅助阳极给被保护金属通以阴极电流，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，被保护金属的结构电位始终低于周围环境而发生阴极极化，达到阴极保护的目的。
[0003]为了确保工程安全、高效、经济地建成和运行，施工过程中，就需要基于有限数据，结合一些先验知识、工程经验和监测数据进行仿真分析计算，对工程结构的状态进行干预控制，以使工程结构的状态不断向着更优的方向发展。
[0004]目前的仿真分析方法，利用有限元进行数值模拟计算时，计算过程所考虑的影响因素单一，不能全面反映影响因素。真实度不够，计算结果可信度不高。
[0005]另外，在外加电流阴极保护及结构加固(ICCP
‑
SS)技术的实际施工操作过程中，由于电流密度施加大小无法确定，钢筋腐蚀保护程度无法实时判断，因此施工质量控制得不到有效保证。
[0006]因此，现有的技术有待改进和提高。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法、装置、智能终端、存储介质及施工质量控制方法，解决仿真分析时真实度不够，计算结果可信度不高以及实际施工操作过程中无法确定电流密度施加大小的问题。
[0008]为了实现解决仿真分析时真实度不够，计算结果可信度不高的问题，本专利技术第一方面提供一种海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法，其中，上述方法包括：
[0009]获取海水海砂混凝土与固体力学参数、热力学参数以及电化学参数对应的试验值；
[0010]根据所述试验值拟合用于物理场的控制方程的参数；
[0011]建立海水海砂混凝土构件三维模型和多种用于所述海水海砂混凝土构件三维模型的物理场，所述物理场分别由固体力学模块、固体传热模块和电化学场的阴极保护模块形成；
[0012]对多种物理场进行相互耦合分析；
[0013]设置三维模型网格和求解器参数，进行多物理场耦合仿真计算，当计算结果收敛时获得仿真分析结果并输出。
[0014]可选的，所述对多种物理场进行相互耦合分析，包括：
[0015]将所述固体力学模块和所述固体传热模块耦合，将所述固体传热模块和所述阴极保护模块耦合。
[0016]可选的，所述固体力学模块和所述固体传热模块耦合时引入了海水海砂混凝土因水化放热引起的热膨胀；所述固体传热模块和所述阴极保护模块耦合时引入了阴极保护中的外加电流产生的电磁热。
[0017]可选的，所述固体力学模块的控制方程包括：根据双指数方程计算海水海砂混凝土弹性模量随龄期的变化特性和根据伯格斯模型计算海水海砂混凝土蠕变性能；所述固体传热模块的控制方程包括：计算海水海砂混凝土的绝热温升、在不同龄期时海水海砂混凝土水化产生的热量以及海水海砂混凝土的热耗率；所述阴极保护模块的控制方程包括：根据水灰比、温度、湿度和氯离子含量计算海水海砂混凝土的混凝土电阻率。
[0018]可选的，还包括设定物理场对应的边界条件，所述固体力学模块的边界条件为固定约束，所述固体传热模块的边界条件为热源和热通量，所述阴极保护模块的边界条件为电极表面边界条件和阴极保护表面边界条件。
[0019]本专利技术第二方面提供一种海水海砂混凝土多物理场耦合分析装置，其中，上述装置包括：
[0020]试验值模块，用于获取海水海砂混凝土的固体力学参数、热力学参数以及电化学参数对应的试验值；
[0021]拟合模块，用于根据所述试验值拟合用于物理场的控制方程的参数；
[0022]三维模型模块，用于建立海水海砂混凝土构件三维模型和多种用于所述海水海砂混凝土构件三维模型的物理场，所述物理场分别由固体力学模块、固体传热模块和电化学场的阴极保护模块形成；
[0023]耦合模块，用于对多种物理场进行相互耦合分析；
[0024]仿真计算模块，用于设置三维模型网格和求解器参数，进行多物理场耦合仿真计算，当计算结果收敛时获得仿真分析结果并输出。
[0025]本专利技术第三方面提供一种智能终端，上述智能终端包括存储器、处理器以及存储在上述存储器上并可在上述处理器上运行的海水海砂混凝土多物理场耦合分析程序，上述海水海砂混凝土多物理场耦合分析程序被上述处理器执行时实现任意一项上述海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法的步骤。
[0026]本专利技术第四方面提供一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质上存储有海水海砂混凝土多物理场耦合分析程序，上述海水海砂混凝土多物理场耦合分析程序被处理器执行时实现任意一项上述海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法的步骤。
[0027]由上可见，本专利技术方案通过根据海水海砂混凝土在固体力学、热力学、电化学多个方面的参数对物理场的控制方程进行拟合，构建海水海砂混凝土构件三维模型和多个物理场，并对物理场进行相互耦合，然后根据三维模型进行多物理场耦合仿真计算，获得仿真分析结果。与现有技术相比，采用多个物理场耦合进行仿真分析，综合考虑了混凝土的固体力学性能、固体传热性能和电化学性能，全面对海水海砂混凝土性能进行分析，分析计算结果
能反映真实情况，可信度高。
[0028]为了解决实际施工操作过程中无法确定电流密度施加大小的问题，本专利技术还提供了一种海水海砂混凝土多物理场耦合施工质量控制方法，采用基于海水海砂混凝土外加电流阴极保护及结构加固技术进行施工，上述施工质量控制方法包括：
[0029]基于预设的外加电流密度，根据上述任一项所述的海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法，对标准养护条件下施加所述外加电流密度的施工工况进行计算，获得施工前标准养护条件下的第一计算结果；
[0030]在钢筋位置处通入外加电流，并实时监测自然环境养护条件下的温度值、湿度值；
[0031]将所述温度值、所述湿度值输入至所述海水海砂混凝土构件三维模型，并实时拟合与所述温度值、湿度值相关的参数，将所述参数输入至所述海水海砂混凝土构件三维模型，获得自然环境养护条件下的第二计算结果；
[0032]当所述第一计算结果与所述第二计算结果的差值超过设定阈值时，将所述第二计算结果实时反馈至施工现场以优化施工现场施加的外加电流密度，将优化后的外加电流密度值实时输入至所述海水海砂混凝土构件三维模型，更新所述第一计算结果；在钢筋位置处通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法，其特征在于，包括：获取海水海砂混凝土与固体力学参数、热力学参数以及电化学参数对应的试验值；根据所述试验值拟合用于物理场的控制方程的参数；建立海水海砂混凝土构件三维模型和多种用于所述海水海砂混凝土构件三维模型的物理场，所述物理场分别由固体力学模块、固体传热模块和电化学场的阴极保护模块形成；对多种物理场进行相互耦合分析；设置三维模型网格和求解器参数，进行多物理场耦合仿真计算，当计算结果收敛时获得仿真分析结果并输出。2.如权利要求1所述的海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法，其特征在于，所述对多种物理场进行相互耦合分析，包括：将所述固体力学模块和所述固体传热模块耦合，将所述固体传热模块和所述阴极保护模块耦合。3.如权利要求2所述的海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法，其特征在于，所述固体力学模块和所述固体传热模块耦合时引入了海水海砂混凝土因水化放热引起的热膨胀；所述固体传热模块和所述阴极保护模块耦合时引入了阴极保护中的外加电流产生的电磁热。4.如权利要求1所述的海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法，其特征在于，所述固体力学模块的控制方程包括：根据双指数方程计算海水海砂混凝土弹性模量随龄期的变化特性和根据伯格斯模型计算海水海砂混凝土蠕变性能；所述固体传热模块的控制方程包括：计算海水海砂混凝土的绝热温升、在不同龄期时海水海砂混凝土水化产生的热量以及海水海砂混凝土的热耗率；所述阴极保护模块的控制方程包括：根据水灰比、温度、湿度和氯离子含量计算海水海砂混凝土的混凝土电阻率。5.如权利要求1所述的海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法，其特征在于，还包括设定物理场对应的边界条件，所述固体力学模块的边界条件为固定约束，所述固体传热模块的边界条件为热源和热通量，所述阴极保护模块的边界条件为电极表面边界条件和阴极保护表面边界条件。6.海水海砂混凝土多物理场耦合分析装置，其特征在于，所述装置包括：试验值模块，用于获取海水海砂混凝土的固体力学参数、热力学参数以及电化学参数对应的试验值；拟合模块，用于根据所述试验值拟合用于物理场的控制方程的参数；三维模型模块，用于建立海水海砂混凝土构件三维模型和多种用于所述海水海砂混凝土构件三维模型的物理场，所述物理场分别由固体力学模块、固体传热模块和电化学场的阴极保护模块形成；耦合模块，用于对多种物理场进行相互耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：王险峰，董朝宇，朱继华，邢锋，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：