混凝土中氯离子随机时变扩散过程及浓度分布

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1、第16卷第2期建筑材料学报V0I．I6．No．2学兔兔www.xuetutu.com2013年4月JOURNALOFBUILDINGMATERIALSApr．，2013文章编号：1007—9629(2013)02—0210—07混凝土中氯离子随机时变扩散过程及浓度分布杨绿峰。，胡春燕。，陈正，洪斌(I．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；2．广西大学土木建筑工程学院，广西南宁530004；3．广西壮族自治区住房和城乡建设厅，广西南宁530028)摘要：鉴于海洋混凝土结构的材料特性及环境因素

2、具有随机性和时变性，在混凝土的氯离子扩散模型中引入氯离子扩散系数和表面氯离子浓度时变函数．采用高斯随机场描述混凝土的氯离子扩散系数的随机特性，然后在以局部平均法离散该随机场的基础上，研究建立了混凝土中氯离子随机时变扩散分析的摄动随机有限元法(SFEM)，并推导了氯离子浓度均值和协方差的计算表达式．通过与试验值和MonteCarlo有限元法(MCFEM)的比较，验证了SFEM具有较高的计算效率和精度．算例分析表明：氯离子扩散系数的随机时变性对混凝土中氯离子扩散过程具有显著影响；对于长期服役的混凝土结构，混凝土表面氯离子浓

3、度时变性对氯离子扩散过程的影响可以忽略．关键词：时变；随机有限元；混凝土；氯离子扩散系数；表面氯离子浓度中图分类号：TU528．01文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1007—9629．2013．02．005StochasticandTime-DependentDiffusionofChlorideIoninConcreteandItsCOncentratiOnDistributionyANGL／／一_，ng。，HUChun—yan～，CHENZheng～，H0NGBin’(1．KeyLaborato

4、ryofDisasterPreventionandStructuralSafetyofChinaMinistryofEducation，GuangxiUniversity，Nanning530004，China；2．SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，GuangxiUniversity，Nanning530004，China；3．DepartmentofHousingandUrban-RuralDevelopment，GuangxiZhuangAutonomousRegion

5、，Nanning530028，China)Abstract：Asthematerialperformanceandenvironmentofmarineconcretestructuresarerandomandtime—dependent，theperturbationstochasticfiniteelementmethod(SFEM)foranalysisofchlorideiondiffusioninconcrete，incorporatingthetime—dependenceintothemathemati

6、calmodelofchlorideiondiffusioncoeffi—cientandsurfacechlorideionconcentrationwasproposed．TheGaussianrandomfieldwasusedtomodelthechlorideiondiffusioncoefficientofconcrete。whilethelocalaveragemethodwasemployedtodiscretizetherandomfield．Accordingtothevariationalprin

7、cipleandtheperturbationtechnique，thegoverninge—quationsfortheSFEMwerepresented。bywhichthemeanvalueandcovarianceofchlorideionconcentra—tioncouldbedetermined．ComparingwithtestresultandMonteCarlofiniteelementmethod(MCFEM)，theefficiencyandaccuracyofthepresentedmetho

8、disdemonstrated．Itcanbeconcludedthattherandomandtime-dependentchlorideiondiffusioncoefficientcansignificantlyinfluencetheprocessofchlorideiondiffusioninconcrete。while