混凝土收缩徐变研究.pdf

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1、混凝土收缩徐变研究■马莉汹要】收缩徐变会导致混凝土结构开裂．产生附加应力，并导致长期变形的增加。本文对收缩徐变的基本特点、相关研究及分析进行了概述。【关键词1混凝土计算模型收缩徐变一、混凝±收缩徐变的特点I．混凝土的收缩混凝土的收缩机理有自收缩、干燥收缩、化学减缩、塑性收缩、碳化收缩、温度收缩等。其中前三种收缩主要和混凝土中的水化作用有关，碳化收缩主要由混凝土中的水泥水化物与空气中的c魄发生化学反应引起；温度收缩主要指混凝土内部温度由于水泥水化而升高，最后又冷却到环境温度时产生的收缩，采取相应的施工工艺可限制其对混凝土结构的影响。2．混凝土的徐变导致混

2、凝土徐变的原因较为复杂，主要可认为与水泥胶浆体、水泥胶凝体对混凝土微观组成的影响，以及由于局部发生微裂、结晶破坏以及重新结晶与新的联结而产生的永久变形等有关。混凝土徐变会增加结构变形并导致附加应力，对结构的受力影响较为明显，因此应予以充分重视。二、混凝土收缩徐变的研究1．目前较为常用的计算模型较常采用的收缩徐变模型有CEB—FIP、ACl209、BP—Kx、B3模型等，这些模型均为经验公式或半理论半经验公式。2．不同类型的混凝土结构、构件收缩徐变研究(1)高性能混凝土(HPC)的研究高性能混凝土的收缩徐变能否采用基于普通混凝土研究所建立的模型，M．Ma

3、zloom对其进行了试验研究，并建立了对HPC徐变的预测公式，建立如下的表达式：，，一十、d∞，to)2高嚣矗e其中c为最终徐变变形，可通过参数彳予以预测；t、to为荷载持续时间和作用于混凝土上的时间，彳、占为与混凝土性能有关的参数，由试验可直接测的。通过与ACI相关规定比较，此处参数d取0．6。M．Mazloomjm过相关试验数据及已公布的其他研究数据，对预测公式进行了分析，发现该公式与ACI和CEB提供的方法具有相似形，并建议在上述方法中考虑采用短期试验的研究成果；该公式还可作为高性能混凝土收缩的预测公式。(2)组合梁的徐变研究对于混凝土结构的徐变

4、，可通过将结构离散为单元，通过综合考虑每个单元的徐变影响，利用程序分析的方法对结构徐变进行预测。文献[i]制作了2片预应力组合梁(PCI、PC2)和l片普通组合梁(Rc)，通过对组合梁的试验及程序分析，证明了城市建筑l研究·探讨lURBANISMANDARCHITECTURERESEARCH．DISCUSSION有限单元法也可用于徐变预测。文献[1]对离散单元的研究工作包括以下三点：基于龄期调整有效模量法，应用虚功原理推导了由徐变引起的单元等效徐变力向量，从而将徐变作用等效为外荷载作用；基于能量原理，建立了随时间变化的、单元徐变力增量与徐变位移增量之间

5、的数学关系，推导了单元徐变刚度矩阵：采用CEB-FIPl978、CEB--FIPl990和ACI一209三种实用规范徐变模型，并按‘公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》取用混凝土收缩系数以及预应力松弛系数。试验观测的荷载一挠度曲线与采用不同模型预测的曲线如图1。磋；；艉--一-，-一-’：—ji—：ii：—：i—：ii烹_●-图l曲线对比(预应力组合粱跨中挠度一时间曲线；普通组合粱跨中挠度一时间曲线)(3)钢管混凝土的相关研究钢管混凝土的徐变特性是由混凝土的徐变特性与核心混凝土和钢管之间的应力重分布两者相互作用的结果。由于混凝土的徐变机理非常复杂

6、，影响因素众多且程度各异。在外荷载作用下，钢管和混凝土都处于多轴应力状态，需要采用多轴应力状态下的混凝土徐变理论来描述钢管混凝土构件中核心混凝土的徐变。继效流动理论由于能够较为全面地描述混凝土的构成、机理及混凝土在多轴应力状态下徐变的特点，能够细致分析混凝土徐变的组成因素，非常适合于计算像钢管混凝土构件中的核心混凝土这样处于卸载状态的混凝土的徐变，从而较多地被用于钢管混凝土相应徐变问题的计算。由于叠加原理是继效流动理论的基础，那么为保证求解的精确可靠该理论只适用于弹性工作阶段范围。(4)其他类型混凝土结构的徐变研究随着新材料的应用，混凝土更多的与其他材

7、料相结合。如将FRP筋代替钢筋。因此，传统的徐变模型对这些应用新材料的混凝土的适用性值就得探讨。文献[3]采用上述方法，对碳纤维布加固混凝土梁进行了时效变形分析；这与本文前述方法相似。相关试验与分析证明，这种方法是有效的。3．徐变的数值分析法徐变的数值分析法基本原理是将研究的对象划分为若干个单元，通过将每个单元的徐变转换为相应的单元节点荷载，根据荷载求出相应的轴向变形：将各单元的轴向变形叠加就可得出整个结构的徐变。下面以组合梁为例说明数值分析法的一般步骤：(1)基本假定①钢梁与钢筋混凝土板的应变沿梁高和板厚线性分布，即符合平截面假定。②混凝土板内的钢筋

8、与混凝土完全粘结。不存357在相对滑移。⑧钢梁和混凝土板共同变形，在同一截面处有相同的挠度和曲