海水海砂混凝土多物理场耦合分析及施工质量控制方法

技术领域

本发明涉及混凝土施工技术领域，尤其涉及的是一种海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法、施工质量控制方法、装置、终端及介质。

背景技术

近年来，海水和海砂在混凝土建筑中的应用引起了全世界的关注，尤其是在沿海地区。一方面，在混凝土中使用海水和海砂，可以大大缓解资源的短缺。另一方面积极响应国家绿色发展战略，推动可持续材料的发展。但是，由于海水和海砂中包含大量氯离子，会引起混凝土中钢筋锈蚀，进而影响钢筋混凝土结构使用与安全性能，造成严重的经济损失和人员伤亡。通过采用外加电流阴极保护及结构加固(ICCP-SS)技术，通过阴极保护(ICCP)，即外部直流电源以及辅助阳极给被保护金属通以阴极电流，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，被保护金属的结构电位始终低于周围环境而发生阴极极化，达到阴极保护的目的。

为了确保工程安全、高效、经济地建成和运行，施工过程中，就需要基于有限数据，结合一些先验知识、工程经验和监测数据进行仿真分析计算，对工程结构的状态进行干预控制，以使工程结构的状态不断向着更优的方向发展。

目前的仿真分析方法，利用有限元进行数值模拟计算时，计算过程所考虑的影响因素单一，不能全面反映影响因素。真实度不够，计算结果可信度不高。

另外，在外加电流阴极保护及结构加固(ICCP-SS)技术的实际施工操作过程中，由于电流密度施加大小无法确定，钢筋腐蚀保护程度无法实时判断，因此施工质量控制得不到有效保证。

因此，现有的技术有待改进和提高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法、装置、智能终端、存储介质及施工质量控制方法，解决仿真分析时真实度不够，计算结果可信度不高以及实际施工操作过程中无法确定电流密度施加大小的问题。

为了实现解决仿真分析时真实度不够，计算结果可信度不高的问题，本发明第一方面提供一种海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法，其中，上述方法包括：

获取海水海砂混凝土与固体力学参数、热力学参数以及电化学参数对应的试验值；

根据所述试验值拟合用于物理场的控制方程的参数；

建立海水海砂混凝土构件三维模型和多种用于所述海水海砂混凝土构件三维模型的物理场，所述物理场分别由固体力学模块、固体传热模块和电化学场的阴极保护模块形成；

对多种物理场进行相互耦合分析；

设置三维模型网格和求解器参数，进行多物理场耦合仿真计算，当计算结果收敛时获得仿真分析结果并输出。

可选的，所述对多种物理场进行相互耦合分析，包括：

将所述固体力学模块和所述固体传热模块耦合，将所述固体传热模块和所述阴极保护模块耦合。

可选的，所述固体力学模块和所述固体传热模块耦合时引入了海水海砂混凝土因水化放热引起的热膨胀；所述固体传热模块和所述阴极保护模块耦合时引入了阴极保护中的外加电流产生的电磁热。

可选的，所述固体力学模块的控制方程包括：根据双指数方程计算海水海砂混凝土弹性模量随龄期的变化特性和根据伯格斯模型计算海水海砂混凝土蠕变性能；所述固体传热模块的控制方程包括：计算海水海砂混凝土的绝热温升、在不同龄期时海水海砂混凝土水化产生的热量以及海水海砂混凝土的热耗率；所述阴极保护模块的控制方程包括：根据水灰比、温度、湿度和氯离子含量计算海水海砂混凝土的混凝土电阻率。

可选的，还包括设定物理场对应的边界条件，所述固体力学模块的边界条件为固定约束，所述固体传热模块的边界条件为热源和热通量，所述阴极保护模块的边界条件为电极表面边界条件和阴极保护表面边界条件。

本发明第二方面提供一种海水海砂混凝土多物理场耦合分析装置，其中，上述装置包括：

试验值模块，用于获取海水海砂混凝土的固体力学参数、热力学参数以及电化学参数对应的试验值；

拟合模块，用于根据所述试验值拟合用于物理场的控制方程的参数；

三维模型模块，用于建立海水海砂混凝土构件三维模型和多种用于所述海水海砂混凝土构件三维模型的物理场，所述物理场分别由固体力学模块、固体传热模块和电化学场的阴极保护模块形成；

耦合模块，用于对多种物理场进行相互耦合分析；

仿真计算模块，用于设置三维模型网格和求解器参数，进行多物理场耦合仿真计算，当计算结果收敛时获得仿真分析结果并输出。

本发明第三方面提供一种智能终端，上述智能终端包括存储器、处理器以及存储在上述存储器上并可在上述处理器上运行的海水海砂混凝土多物理场耦合分析程序，上述海水海砂混凝土多物理场耦合分析程序被上述处理器执行时实现任意一项上述海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法的步骤。

本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质上存储有海水海砂混凝土多物理场耦合分析程序，上述海水海砂混凝土多物理场耦合分析程序被处理器执行时实现任意一项上述海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法的步骤。

由上可见，本发明方案通过根据海水海砂混凝土在固体力学、热力学、电化学多个方面的参数对物理场的控制方程进行拟合，构建海水海砂混凝土构件三维模型和多个物理场，并对物理场进行相互耦合，然后根据三维模型进行多物理场耦合仿真计算，获得仿真分析结果。与现有技术相比，采用多个物理场耦合进行仿真分析，综合考虑了混凝土的固体力学性能、固体传热性能和电化学性能，全面对海水海砂混凝土性能进行分析，分析计算结果能反映真实情况，可信度高。

为了解决实际施工操作过程中无法确定电流密度施加大小的问题，本发明还提供了一种海水海砂混凝土多物理场耦合施工质量控制方法，采用基于海水海砂混凝土外加电流阴极保护及结构加固技术进行施工，上述施工质量控制方法包括：

基于预设的外加电流密度，根据上述任一项所述的海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法，对标准养护条件下施加所述外加电流密度的施工工况进行计算，获得施工前标准养护条件下的第一计算结果；

在钢筋位置处通入外加电流，并实时监测自然环境养护条件下的温度值、湿度值；

将所述温度值、所述湿度值输入至所述海水海砂混凝土构件三维模型，并实时拟合与所述温度值、湿度值相关的参数，将所述参数输入至所述海水海砂混凝土构件三维模型，获得自然环境养护条件下的第二计算结果；

当所述第一计算结果与所述第二计算结果的差值超过设定阈值时，将所述第二计算结果实时反馈至施工现场以优化施工现场施加的外加电流密度，将优化后的外加电流密度值实时输入至所述海水海砂混凝土构件三维模型，更新所述第一计算结果；在钢筋位置处通入外加电流，重新实时监测和调整优化，直至所述第一计算结果与所述第二计算结果的差值小于设定阈值时，获得最优的外加电流密度。

可选的，在标准养护条件下依次施加多个所述外加电流密度，所述第一计算结果包括多个计算结果，获得所述第一计算结果与所述第二计算结果的差值，包括：

将所述第一计算结果中的每个计算结果依次与所述第二计算结果比较，将最小的差值作为所述第一计算结果与所述第二计算结果的差值。

由上可见，本发明方案预先根据海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法获得施工前标准养护条件下的计算结果，然后实时监测施工过程中的温度值、湿度值，将监测的数据输入海水海砂混凝土构件三维模型，获得自然环境养护条件下的计算结果，根据两次计算结果的差值实时调整施工现场施加的外加电流密度并重新监测和优化，以获得最优的外加电流密度。与现有技术相比，能够及时调整海水海砂混凝土构件三维模型的参数，并根据比较结果实时优化施工及设计方案，以采用最优的外加电流密度施工，可以综合全面地对海水海砂混凝土性能发展以及施工质量进行实时表征，获得更好的施工质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法的流程示意图；

图2是本实施例测定的海水海砂混凝土抗压强度试验值示意图；

图3是本实施例测定的海水海砂混凝土弹性模量试验值及拟合曲线示意图；

图4是本实施例测定的海水海砂混凝土蠕变试验值及拟合曲线示意图；

图5是本发明实施例提供的海水海砂混凝土多物理场耦合施工质量控制方法的流程示意图；

图6是本发明提供的分析方法和施工质量控制方法相结合的实施例整体流程示意图；

图7是本发明实施例提供的海水海砂混凝土多物理场耦合分析装置的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种智能终端的内部结构原理框图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况下，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当…时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似的，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述的条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

下面结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在建筑工程领域中，混凝土是最常见的土木工程材料，而制备混凝土需要消耗大量的淡水和砂石资源。但是由于淡水和砂石资源短缺，而且河砂的过度开采不仅致使大量的内河桥梁基础受到影响，存在安全隐患，而且对于河流生态环境也产生了严重破坏。因此，寻找淡水和河砂的适合替代品已刻不容缓。近年来，海水和海砂在混凝土建筑中的应用引起了全世界的关注，尤其是在沿海地区。一方面，在混凝土中使用海水和海砂，可以大大缓解资源的短缺。另一方面积极响应国家绿色发展战略，推动可持续材料的发展。但是，由于海水和海砂中包含大量氯离子，会引起混凝土中钢筋锈蚀，进而影响钢筋混凝土结构使用与安全性能，造成严重的经济损失和人员伤亡。在由氯化物引起的钢筋腐蚀情况下，众多技术中最有效方法是实现阴极保护(ICCP)，即外部直流电源以及辅助阳极给被保护金属通以阴极电流，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，被保护金属的结构电位始终低于周围环境而发生阴极极化，达到阴极保护的目的。辅助阳极材料选择抗拉强度高、抗腐蚀性强、耐久性良好并且具有良好电化学性能的碳纤维增强聚合物(CFRP)，既可以实现腐蚀钢筋的电化学保护，又可以对结构进行机械修复，增强其结构承载力，即外加电流阴极保护及结构加固(ICCP-SS)技术。

为了确保工程安全、高效、经济地建成和运行，施工过程中，需要基于有限数据，结合一些先验知识、工程经验和监测数据进行仿真分析计算，对工程结构的状态进行干预控制，以使工程结构的状态不断向着更优的方向发展。

目前的仿真分析方法，利用有限元进行数值模拟计算时，计算过程所考虑的影响因素单一，不能全面反映影响因素。真实度不够，计算结果可信度不高。

本发明提供了一种海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法，基于COMSOL(一种多物理场仿真软件)，在海水海砂混凝土外加电流阴极保护及结构加固(Impressed CurrentCathodic Protection and Structural Strengthening，以下简称ICCP-SS)技术的基础上，采用固-热-电化学多物理场耦合的仿真分析方法。利用COMSOL Multiphysics有限元分析软件，基于结构的几何、材料等模型参数、养护条件和施加不同外加电流密度的工况，建立海水海砂混凝土外加电流阴极保护及结构加固(ICCP-SS)技术的固-热-电多物理场耦合分析模型，进行多个物理场耦合的仿真分析，综合考虑了混凝土的固体力学性能、固体传热性能和电化学性能，全面对海水海砂混凝土早期性能进行分析，分析计算结果能反映真实情况，可信度高。可以计算标准养护条件下和自然环境养护条件下施加不同大小外加电流密度工况的温度场、应力场分布、构件内部各位置的电流密度大小和电位分布结果。

如图1所示，本发明实施例以标准养护条件为例，提供了一种海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法，部署于用于监控海水海砂混凝土施工现场的电子终端上，具体的，上述方法包括如下步骤：

步骤S100：获取海水海砂混凝土与固体力学参数、热力学参数以及电化学参数对应的试验值；

具体地，海水海砂混凝土的材料配合比根据《普通混凝土配合比设计规程》来确定。本实施例的材料配合比如下表所示：

然后在实验室中测定海水海砂混凝土的固体力学、热力学及电化学参数对应的试验值。上述固体力学参数对应的试验值，包括利用万能试验机测定的抗压强度值、弹性模量；利用蠕变仪测定的恒定应力下的蠕变值，并对蠕变曲线进行参数拟合。如图2所示为本实施例测定的海水海砂混凝土抗压强度试验值，图3所示为本实施例测定的海水海砂混凝土弹性模量试验值及拟合曲线，图4所示为本实施例测定的海水海砂混凝土蠕变试验值及拟合曲线。

步骤S200：根据试验值拟合用于物理场的控制方程的参数；

步骤S300：建立海水海砂混凝土构件三维模型和多种用于海水海砂混凝土构件三维模型的物理场，所述物理场分别由固体力学模块、固体传热模块和电化学场的阴极保护模块形成。

具体地，根据标准养护条件下设定的温度和湿度或者自然养护条件下实时监测的温度和湿度，建立海水海砂混凝土构件三维模型。本实施例的标准养护条件下设定温度为20±2℃、相对湿度为95％。上述固体力学参数、热力学参数以及电化学参数包括了海水海砂混凝土材料的基本属性，如固体力学分析中所需要的密度、杨氏模量和泊松比；固体传热分析中所需要的导热系数、恒压热容和热膨胀系数；电化学分析中所需要的电导率等。将海水海砂混凝土材料的上述基本属性添加至三维模型的材料属性中，并在三维模型中添加固-热-电多物理场耦合仿真分析所需的物理场，各个物理场分别由固体力学模块、固体传热模块和电化学场中的阴极保护模块形成。根据海水海砂混凝土ICCP-SS的固-热-电多物理场耦合仿真分析所需参数，根据实际条件及试验值分别拟合各种物理场的控制方程的参数和设置边界条件。其中，固体力学模块的控制方程包括：根据双指数方程计算海水海砂混凝土弹性模量随龄期的变化特性和根据伯格斯模型计算海水海砂混凝土蠕变性能；固体传热模块的控制方程包括：计算海水海砂混凝土的绝热温升、在不同龄期时海水海砂混凝土水化产生的热量以及海水海砂混凝土的热耗率；阴极保护模块的控制方程包括：根据水灰比、温度、湿度和氯离子含量计算海水海砂混凝土的混凝土电阻率。

在保证仿真准确度的前提下为提高仿真效率，固体力学模块将海水海砂混凝土视为线性粘弹性材料。由于海水海砂混凝土在其未硬化前属于一种非均质流体，具有流变性，并且其内部组构会伴随着时间的增长不断调整重组，应力和应变的状态也会随时间的变化而持续改变，因此在固体力学模块重点考虑了早期海水海砂混凝土弹性模量和蠕变随龄期的变化特性，集中表现为：蠕变、松弛及强度等性质。海水海砂混凝土弹性模量随龄期的变化特性通过双指数方程计算；海水海砂混凝土蠕变性能通过蠕变方程计算，其关键在于选取合适的蠕变模型并拟合参数。

双指数方程如公式(1)所示，

其中：E

海水海砂混凝土蠕变性能采用伯格斯模型，其蠕变方程如公式(2)所示：

其中：t表示龄期；E1、η1分别表示开尔文体的弹性模量和粘性系数；E2、η2分别表示麦克斯韦体的弹性模量和粘性系数，上述四参数均可通过蠕变试验获得。将上述蠕变方程进行Prony级数形式转化，将获得的剪切模量与粘度系数输入至三维模型中，在固体力学模块仿真中需要设置的边界条件为固定约束。本实施例中，剪切模量为14.95Gpa，E1＝95.17GPa，η1＝2.488*10

固体传热模块主要确定混凝土的绝热温升和实际施工过程中混凝土内部温度与外界的热交换，根据固体传热模块确定所满足的方程组。在固体传热模块仿真中需要设置的边界条件为热源和热通量。首先输入环境温度值；其次，在计算热源时，海水海砂混凝土的绝热温升热源变化过程采用复合指数式表达式，如公式(3)所示：

式中：θ

海水海砂混凝土水化产生的热量与龄期之间的关系，如公式(4)所示：

式中：Q(τ)表示在龄期τ时积累的水泥水化热；c表示海水海砂混凝土的恒压热容；ρ表示海水海砂混凝土的密度。

在三维模型中，热源以热耗率的形式输入，热通量计算的关键为确定传热系数，如公式(5)所示：

式中：q

混凝土的热源由绝热温升确定。材料特性是预先确定的，绝热温升可以测量。本实施例测量出的绝热温升的参数如下:热容2500kJ/m

在电化学场中的阴极保护模块中，所满足的方程组如公式(6)、(7)所示：

式中：φ表示相对于已知参比电极的电势；

海水海砂混凝土在水灰比、温度、湿度和氯离子含量的影响下，时间t时的混凝土电阻率如公式(8)所示：

式中：

根据电化学所满足的方程组，海水海砂混凝土在电化学仿真中需要设置的边界条件为电极表面和阴极保护表面。电极表面边界条件中需要确定电极反应中的电极动力学反应参数，其中包括平衡电位、交换电流密度和极限电流密度；阴极保护表面边界条件中需要确定在ICCP-SS系统中输入的外加电流密度大小，本实施例中在标准养护条件下，外加电流密度分别取0.02A/m

步骤S400：对多种物理场进行相互耦合分析；

具体地，各种物理场设置完成后，将物理场进行相互耦合。本实施例将固体力学模块和固体传热模块耦合、固体传热模块和电化学场中的阴极保护模块耦合。当固体力学模块和固体传热模块耦合时，引入了海水海砂混凝土因水化放热引起的热膨胀；当固体传热模块和电化学场中的阴极保护模块进行耦合时，引入了阴极保护中的外加电流产生的电磁热，即在多物理场耦合中考虑了电化学热。耦合方法和引入方法可以采用有限元分析中的常用技术手段，在此不再赘述。

步骤S500：设置三维模型网格和求解器参数，进行多物理场耦合仿真计算，当计算结果收敛时获得仿真分析结果并输出。

具体地，根据实际情况设置三维模型网格，并设置求解器参数加速仿真收敛，实现海水海砂混凝土ICCP-SS的固-热-电多物理场耦合有限元仿真计算。其中，求解器参数用于配置COSMOL软件中的求解器，如直接求解器、迭代求解器，当求解器的计算结果收敛时获得仿真分析结果。

本实施例的有限元模型中，求解的自由度数：563593(加上296427个内部自由度)，并设置求解器参数加速仿真收敛，实现了在标准养护条件下5种不同外加电流密度大小时，海水海砂混凝土ICCP-SS技术的固-热-电多物理场耦合有限元仿真计算，分别获得标准养护条件下5种不同外加电流密度大小(0.02A/m

综上所述，本实施例根据已经确定的海水海砂混凝土材料配合比，在实验室测定关于海水海砂混凝土固体力学、热力学及电化学参数，并且利用经验公式和实验室已经测定的试验值确定仿真分析需要的相关函数，对函数中的关键参数进行拟合，建立海水海砂混凝土构件三维模型，并将上述实验室测定的海水海砂混凝土材料基本属性添加至模型的材料属性中；添加海水海砂混凝土ICCP-SS技术的固-热-电多物理场耦合仿真分析所需的物理场，并根据实际条件固-热-电多物理场耦合仿真分析所需参数，分别设置各个物理场的控制方程和边界条件，将拟合获得的各函数输入至各物理场模块中；根据实际情况设置三维模型网格，并设置求解器参数加速仿真收敛，实现海水海砂混凝土ICCP-SS的固-热-电多物理场耦合有限元仿真计算。并且上述函数和参数包括：海水海砂混凝土强度、弹性模量、剪切模量等随时间变化发展函数、恒定应力下应变随时间变化(即蠕变)的函数、海水海砂混凝土绝热温升随时间的发展函数、海水海砂混凝土电导率随温度、湿度和氯离子变化的函数、不同温湿度养护条件下海水海砂混凝土中的氯离子实时扩散系数变化、电化学反应中阴极和阳极的实时极限电流密度值和平衡电势值等。也就是说，综合考虑了混凝土的固体力学性能、固体传热性能和电化学性能，全面对海水海砂混凝土早期性能进行分析，结果准确、可信度高。

在海水海砂混凝土外加电流阴极保护及结构加固(ICCP-SS)技术的实践过程中，因施工环境各异，缺乏统一的施工规范，因此在ICCP-SS实际操作过程中，电流密度施加大小无法具体确定，钢筋腐蚀保护程度无法实时判断，因此施工质量控制得不到有效保证。

由于精确测定海水海砂混凝土早期行为具有相当难度，现有的施工质量控制一般没有考虑混凝土早期行为的影响，使施工过程中产生的应力极易导致结构出现裂缝，进而引发耐久性问题。而且现有的施工质量控制通常只针对普通混凝土，没有考虑海水海砂混凝土。与此同时，多数施工质量控制只考虑单一影响因素，并且只停留在模拟计算的事前预计算阶段，预计算完成后没有进行方案优化和继续实时监测数据，无法实现实际工程中质量控制设计闭环。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种海水海砂混凝土多物理场耦合施工质量控制方法，通过计算获得标准养护条件下和自然环境养护条件下施加不同大小外加电流密度工况的温度场、应力场分布、构件内部各位置的电流密度大小和电位分布结果。将标准养护条件下的计算结果和施工过程中实时监测的计算结果进行同步比对，实时调整施工过程中的外加电流密度大小，最终实现外加电流阴极保护及结构加固(ICCP-SS)技术中施加电流密度最优，钢筋保护效果最佳。

将海水海砂混凝土多物理场耦合施工质量控制方法和海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法一起部署于用于监控海水海砂混凝土施工现场的电子终端上，如图5所示，具体的，海水海砂混凝土多物理场耦合施工质量控制方法包括如下步骤：

步骤A100：基于预设的外加电流密度，根据海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法，对标准养护条件下施加所述外加电流密度的施工工况进行计算，获得施工前标准养护条件下的第一计算结果；

步骤A200：在钢筋位置处通入外加电流，并实时监测自然环境养护条件下的温度值、湿度值；

步骤A300：将温度值、湿度值输入至海水海砂混凝土构件三维模型，并实时拟合与温度值、湿度值相关的参数，将参数输入至海水海砂混凝土构件三维模型，获得自然环境养护条件下的第二计算结果；

步骤A400：当第一计算结果与第二计算结果的差值超过设定阈值时，将第二计算结果实时反馈至施工现场以优化施工现场施加的外加电流密度，将优化后的外加电流密度值实时输入至海水海砂混凝土构件三维模型，更新第一计算结果；在钢筋位置处通入外加电流，重新实时监测和调整优化，直至第一计算结果与第二计算结果的差值小于设定阈值时，获得最优的外加电流密度。

具体地，基于已构建的海水海砂混凝土构件三维模型，对各种不同工况进行有限元仿真模拟。对标准养护条件下施加不同大小的外加电流密度(如0.02A/m

由于在标准养护条件下依次施加多个外加电流密度获得了多个计算结果；将施工后获得的计算结果依次与标准养护条件下的计算结果进行比较，将比较结果中最小的差值作为第一计算结果与第二计算结果之间的差值。

在一个实施例中，还可以对标准养护条件下施加不同大小的外加电流密度工况进行计算后，根据计算结果，根据经验选定一个外加电流密度作为施工后在钢筋位置处通入的外加电流密度，后续的调整优化，也是以该外加电流密度获得的计算结果进行比对优化，确定邻近于该外加电流密度的最优的加电流密度。

由上所述，本实施例通过实时监测混凝土内部温度变化，自然环境养护条件下的温、湿度变化和构件不同位置电流密度值，可以准确反映每个时间点混凝土内部温度、湿度以及内部电流密度的发展过程并进行实时反馈，综合全面地对海水海砂混凝土性能发展进行实时表征。及时调整有限元软件所建立的施工过程分析模型参数，综合全面地考虑施工过程中对于混凝土耐久性能的影响。实时计算结构内部温度场、应力场分布、构件内部各位置的电流密度大小和电位分布等结果。并根据将实时监测数据输入到施工过程分析模型中所得的模拟值和实时监测的数值进行比较，能够实时优化施工及设计方案，从而更好地实现施工质量控制。最终实现外加电流密度最优，钢筋保护效果最佳。

分析方法和施工质量控制方法相结合的完整实施步骤参见图6，两者结合后，不仅能够在事前模拟获取最佳电流密度施加值，而且还在事中和事后对施工质量进行实时监测，根据计算结果实时调整施加电流密度的大小，施工质量控制更加有效，没有人为因素干扰，有效提高结构耐久性。

如图7所示，对应于上述海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法，本发明实施例还提供一种海水海砂混凝土多物理场耦合分析装置，上述海水海砂混凝土多物理场耦合分析装置包括：

试验值模块600，用于获取海水海砂混凝土的固体力学参数、热力学参数以及电化学参数对应的试验值；

拟合模块610，用于根据所述试验值拟合用于物理场的控制方程的参数；

三维模型模块620，用于建立海水海砂混凝土构件三维模型和多种用于所述海水海砂混凝土构件三维模型的物理场，所述物理场分别由固体力学模块、固体传热模块和电化学场的阴极保护模块形成；

耦合模块630，用于对多种物理场进行相互耦合分析；

仿真计算模块640，用于设置三维模型网格和求解器参数，进行多物理场耦合仿真计算，当计算结果收敛时获得仿真分析结果并输出。

具体的，本实施例中，上述海水海砂混凝土多物理场耦合分析装置的各模块的具体功能可以参照上述海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法中的对应描述，在此不再赘述。

基于上述实施例，本发明还提供了一种智能终端，其原理框图可以如图8所示。上述智能终端包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口以及显示屏。其中，该智能终端的处理器用于提供计算和控制能力。该智能终端的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和海水海砂混凝土多物理场耦合分析程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和海水海砂混凝土多物理场耦合分析程序的运行提供环境。该智能终端的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该海水海砂混凝土多物理场耦合分析程序被处理器执行时实现上述任意一种海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法的步骤。该智能终端的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏。

本领域技术人员可以理解，图8中示出的原理框图，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的智能终端的限定，具体的智能终端可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质上存储有海水海砂混凝土多物理场耦合分析程序，上述海水海砂混凝土多物理场耦合分析程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的任意一种海水海砂混凝土多物理场耦合分析方法的步骤。

应理解，上述实施例中各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将上述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各实例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟是以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，上述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以由另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

上述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。上述计算机可读介质可以包括：能够携带上述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，上述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不是相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。