全时域初值推进边界元法研究氯盐侵蚀下混凝土结构服役寿命

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1、全时域初值推进边界元法研究氯盐侵蚀下混凝土结构服役寿命　　摘要：通常采用的分时段逐步推进边界元法在分析氯盐对混凝土的侵蚀问题时存在缺陷。为此，研究建立了全时域初值推进边界元法，据此计算了氯盐侵蚀环境中钢筋混凝土结构的服役寿命，分析了氯离子扩散维数对混凝土中氯离子浓度和服役寿命的影响。研究了分时段逐步推进边界元法计算氯离子扩散时产生问题的原因。算例结果表明：混凝土中氯离子扩散的维数将直接影响到混凝土结构的服役寿命，必须在设计中加以考虑。而且，全时域初值推进边界元法可以消除混凝土中氯离子扩散域内的积分项，避免域内离

2、散，因此与分时段逐步推进边界元法相比，能够简化计算格式，提高迭代收敛过程的稳定性和计算结果的精度，减少计算耗时。关键词：混凝土结构；氯盐环境；服役寿命；边界元法；时间进程中图分类号：TU528.07文献标志码：A文章编号：1674-4764（2013）03-0057-06ServiceLifePredictionofConcreteStructuresunderChlorideEnvironment14JiangQiongming1，YangLufeng1，2，ChenZheng1（1.SchoolofCivi

3、lEngineeringandArchitecture；KeyLaboratoryofDisasterPreventionandStructuralSafetyofChinaMinistryofEducation，GuangxiUniversity，Nanning530004，P.R.China；2.DepartmentofHousingandUrban-RuralDevelopment，GuangxiZhuangAutonomousRegion，Nanning530028，P.R.China）Abstract

4、：Theproblemsrenderedfromtheconventionaltimemarching，referringtostepwisetimemarchingscheme（STMS）adoptedinboundaryelementmethod（BEM）forchloridediffusioninconcretestructures，wereinvestigated，andanewtimemarching，referringtoinitialtimemarchingscheme（ITMS）inBEM，wa

5、sdevelopedforevaluationofservicelifeoftheconcretestructuresunderchlorideenvironment.ResultsofthenumericalexamplesshowthattheITMS-BEMproposedcaneliminatedomainintegralandsimplifythe14computationalmodel，sothatthestabilityiniterationprocesscanbeimproved，resulti

6、nginbetterefficiencyandaccuracy，comparedwiththeSTMS-BEM.Itcanalsobeconcludedthatthedimensionsofthediffusionofchloridecanaffecttheservicelifeoftheconcretestructuresignificantly，whichshouldbetakenintoaccountinstructuraldesign.Keywords：concretestructure；chlorid

7、eenvironment；servicelife；boundaryelementmethod；timemarchingscheme14暴露在氯盐环境下的混凝土结构，由于氯离子的侵入使钢筋表面的氯离子浓度达到临界浓度而导致钢筋锈蚀，从而影响到混凝土结构的耐久性和安全性，因此，预测氯离子在混凝土中的浓度分布是评价混凝土结构服役寿命的一个重要环节。虽然氯离子侵入混凝土包括了扩散作用、渗透作用、电化学迁移等综合因素的结果，但在实际的应用中通常认为扩散起主导作用，并采用基于Fick第二定律的氯离子扩散模型进行分析。余红发

8、等[1-3]提出了能同时考虑氯离子的结合能力、氯离子扩散系数的时间依赖性和结构微缺陷影响的混凝土结构服役寿命解析模型；Tang等[4]讨论了使用过于简单的数学解分析混凝土服役寿命可能带来的误差，并给出了一个改进的解析分析方法。虽然解析方法计算量少，使用简单，但由于解析解常受到规则边界条件和材料均匀性的局限，所以实际上常常需要借助于有限元等数值方法。Han[5]考虑结合氯离子和蒸发水对氯