混凝土结构中氯离子扩散分析的精细积分法

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1、第32卷第2期水利水电科技进展2012年4月V01．32No．2AdvancesinScienceandTechnologyofWaterResourcesApr．2012DOh10．3880／j．issn．1006—7647．2012．02．008混凝土结构中氯离子扩散分析的精细积分法杨绿峰，洪斌，高钦，曾建聪(广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室，广西南宁530004)摘要：针对混凝土结构中氯离子扩散分析有限元模型存在的问题，为了去除氯离子扩散场半无限大假设及其对计算精度的影响，利用误差函数确定了氯离子扩散场的补偿长度及补偿系数，进而利用精细积分技术研究建立了混凝土中氯

2、离子扩散分析的精细积分有限元法，定义了氯离子扩散矩阵和氯离子分布矩阵，研究了集中分布矩阵和一致分布矩阵对计算结果的影响。算例分析结果表明，该方法计算结果与解析解之间吻合很好，能够有效提高有限元法分析混凝土中氯离子浓度分布和扩散过程的计算精度、计算效率及算法稳定性。关键词：混凝土；氯离子；扩散；精细积分；有限元中图分类号：TU528文献标识码：A文章编号：1006—7647(20l2)02—0032—05Preciseintegrationmethodforanalysisofchloridediffi]sioninconcretestructure／／YANGI工i—feng，H

3、ONGBin，GAOQin，ZENGJian-cong(KeyLaboratoryofDisasterPreventionandStructuralSafetyofChina打yofEducation，SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，GuangxiUnivers，Nanrdng530004，China)Abstract：Theconventionalfiniteelementmodeldoesnotconsidertheeffectofsemi—infiniteassumptionofdifusionfieldforchloride

4、ioninconcm~basedontl1eFick’Ssecondlaw．ThispaperpresentsthefiniteelementequationsofchloridedifusionbymeansoftheVariationalPrinciple．TheconceptandexpressionofcompensationlengthiSdefinedalonewithcompensationcoeficientforthefiniteelementmodelbasedontheerrorfunction．SOtl1attheelTorcausedbythesemi—

5、infiniteassumptioniseliminated．皿lepreciseintegrationtechnologyisincorporatedintothefiniteelementmodelforchloridedifusioninconcreteSOastoimprovethecomputationalaccuracy．eficiencyandconvergenceoftheFEM．ndi~llsionmatrixanddistributionmatrixaredefinedfortheFEMmode1．rhelumpedandconsistentversionso

6、fdistributionmatrixaleinvestigatedrespectively．Examplesinthepapershowthattheproposedmethodyiel&resultsagreeingwellwiththeclosedformsolution．Keywords：concrete；chlorideion；difusion；preciseintegration；finiteelement钢筋混凝土结构较长时间暴露于海洋等富含氯系数的影响；彭国军等lJ考虑骨料形状，对}昆凝土氯离子环境后，氯离子会侵入混凝土中并逐渐到达钢离子扩散系数进行了数值预测。余

7、红发等l61提出了筋表面，造成钢筋锈蚀，从而影响钢筋混凝土结构的考虑多因素扩散模型的一维解析解。杨绿峰等l_7j研使用性能和耐久性。由于钢筋锈蚀的过程并不持续究了混凝土时变条件下氯离子扩散的封闭解。消耗氯离子，所以分析评估氯离子环境下钢筋混凝由于实际的钢筋混凝土结构通常具有复杂的几土结构耐久性和使用寿命的关键是确定氯离子在混何形状和边界条件，解析方法在应用中有较多困难，凝土中的分布和扩散规律。吴庆令等⋯1通过现场海人们通常采用数值方法解决此类问题。在Fick第洋暴露试验，研究了混