材料参数波动对混凝土温度应力计算的影响

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发布时间：2021-09-06

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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—03
Efects of material parameters‘fluctuation in calculating the thermal stress of concrete
HEFu—bo，LUXin-ying
(Graduate SchoolofTsinghuaUniversityat Shenzhen，Shenzhen 518055，China)
Abstract： Presuming the material parameters’fluctuation obeys normal distribution in finite interval caused by the macro—heterogeneity of
concrete，the finite elements ale assigned material properties individually to calculate the thermal stress ofconcrete in order to examine the impact of
heterogeneity ofconcrete．The results show that the therm al stress’variation increases with the material parameters’fluctuation increasing．The efects
ofdiferent parameters’fluctuations are diferent．The coeficient oftherm al expansion has the greatest efect among the parameters considered．
Key words： norm al distribution；therm al stress；macro—heterogeneity
1 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
(microscopic)、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150 nlli1的
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
的。因此本文从这个尺度人手，忽略因微观结构引起的参数差异，
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
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。
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
正得到有限区间上的正态分布函数。
)=
，
f 一÷(詈y出
0， ∈(一∞，一a)u( ，+∞)
收稿日期：2009--09—14
图1 FN分布曲线
正态分布函数(下文简称其为刷分布)，记作删(o，，
)。肛为，Ⅳ分布的期望，但 02并不是刷分布的实际方差，
仅是原正态分布Ⅳ( ，0"02)的方差。
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。
{
型
量
耋
原正态分布相对标准差／p．
图2 原正态分布与FN分布相对标准差对比