基于介观传输格构网络的混凝土冻融热湿耦合模型

摘要

寒区水工混凝土结构经历冻融循环而产生性能劣化,但冻融损伤的力学主导机理并不明晰。采用考虑混凝土介观材料非均质性的传输格构网络空间离散化方法,引入与温度相关的孔隙特性表征系数,提出混凝土冻融循环热湿耦合模型,实现均匀与非均匀温变条件下冻融过程中冰含量滞回现象模拟分析。在利用均匀温变冰含量试验与变形量试验验证了所提模型后,针对非均匀温变冻融循环作用,分析了温度、冰含量、相对湿度、孔隙压力、冻胀应变随冻融次数和冷端距离的变化规律。在水分结冰-融化的过程中,孔隙内冰水混合物对固体骨架的力学作用呈现2个阶段。其一以流体压力为主,采用广义有效应力原理计算孔隙压力荷载;其二以固体应力为主,采用多孔介质弹性力学理论计算冻胀变形,作为非应力引起的应变作用于固体整体变形中。