材料参数波动对混凝土温度应力计算的影响

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1、学兔兔www.xuetutu.com2010年第1期f总第243期)混凝土理论研究Number1in2010(TotalNo．243)THEoRETICALRESEARCHConcretedoi：10．3969~．issn．1002—3550．2010．01．006材料参数波动对混凝土温度应力计算的影响何福渤。路新瀛(清华大学深圳研究生院，广东深圳518055)摘要：考虑混凝土宏观不均匀性，假定材料参数波动服从有限区间正态分布，对有限元划分的网格中的各单元单独赋予材料属性，计算混凝土的温度应力分布，以考察混凝土不均匀性的影响。计算结果表明：温度应力方差随材料参数波动的增大而增大，不同

2、材料参数的波动影响大小不同，影响最大者为热膨胀系数。关键词：正态分布；温度应力；宏观不均匀性中图分类号：TU528．01文献标志码：A文章编号：1002—3550(2010)01-0015—03Effectsofmaterialparameters‘fluctuationincalculatingthethermalstressofconcreteHEFu—bo，LUXin-ying(GraduateSchoolofTsinghuaUniversityatShenzhen，Shenzhen518055，China)Abstract：Presumingthematerialparame

3、ters’fluctuationobeysnormaldistributioninfiniteintervalcausedbythemacro—heterogeneityofconcrete，thefiniteelementsaleassignedmaterialpropertiesindividuallytocalculatethethermalstressofconcreteinordertoexaminetheimpactofheterogeneityofconcrete．Theresultsshowthatthethermalstress’variationincreases

4、withthematerialparameters’fluctuationincreasing．Theeffectsofdifferentparameters’fluctuationsaredifferent．Thecoefficientofthermalexpansionhasthegreatesteffectamongtheparametersconsidered．Keywords：normaldistribution；thermalstress；macro—heterogeneity1混凝土的宏观不均匀性问题混凝土是一种多相非均质材料，其研究层次一般分为：微观(microsco

5、pic)、细观(mesoscopic)和宏观(macroscopic)三个层次『II。目前对于混凝土材料不均匀性的研究以细观数值模拟为主，通常将其分为三相：骨料、砂浆、过渡区_2．3】。因理论模型的不足或计算机计算能力的限制，此方面的研究多停留于试验室中，难以用于实际工程。建筑结构设计中一般将混凝土构件当作均匀材料来考虑，这样虽大大简化了计算量，但与实际情况有较大差异。我国混凝土强度测试规定的标准试块为边长是150nlli1的图1FN分布曲线立方体，实际工程中使用的材料参数也通常是从这个尺度所取得正态分布函数(下文简称其为刷分布)，记作删(o，，的。因此本文从这个尺度人手，忽略因微观

6、结构引起的参数差异，)。肛为，Ⅳ分布的期望，但02并不是刷分布的实际方差，将混凝土看作细观结构均匀，研究在分米级尺度上因材料参数空仅是原正态分布Ⅳ(，0"02)的方差。间分布非定值引起的不均匀性对混凝土温度应力分布的影响。对于朋，分布，曲线越陡高，方差越小，曲线越平缓，方差越大，当曲线完全水平时，存在最大方差o-2=a213，此时分布即均匀分布。2有限区间内的正态分布假定材料参数波动服从正态分布，且存在一定的取值范围{(一n，)()，因此可以对正态分布的概率密度函数进行修型正得到有限区间上的正态分布函数。量，耋)=f一÷(詈y出原正态分布相对标准差／p．0，∈(一∞，一a)u(，+∞

7、)图2原正态分布与FN分布相对标准差对比收稿日期：2009--09—14·15·学兔兔www.xuetutu.com用Matlab软件随机生成一系列服从肌，(0．4，l，o-02)的数列，将每组10个算例计算结果中的最大温度拉应力的平均值然后求出这些数列的标准差，图2为计算得到的原正态分布Ⅳ和最大值作为纵坐标，弹性模量等参数的相对标准差作为横坐(1，o2)标准差与，分布标准差之间的关系。标，得到图5和图6。同样可以看出最大温度拉应力随计算参数可以看出，当取