钢筋混凝土构件组合体徐变系数的计算

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1、学兔兔www.xuetutu.com第2期水利水运工程学报No．22013年4月IIYI壕D-Sa匝NCEANDE]N口tGApr．2013钢筋混凝土构件组合体徐变系数的计算黄卫兰，陈灿明，陈程，唐崇钊，陆道彪(1．南京水利科学研究院水利部水科学与水工程重点实验室，江苏南京210029；2．江苏省苏科建设技术发展有限公司，江苏南京210008)摘要：钢筋混凝土构件的徐变可以用来估计结构物如大型桥梁的长期变形，不仅与混凝土的徐变特征有关，其取值还涉及构件配筋及受力状况．以钢筋混凝土构件为对象，推导了钢筋混凝土构件在轴向受压和压弯状态下徐变系数的计算方法，分析了徐变可复、不可复和部分可复3种徐变方

2、程计算结果的差异，采用混凝土标准试件和钢筋混凝土配筋压柱进行了徐变试验，并分析比较了计算结果．结果表明，文中介绍的3种徐变方程的计算结果与试验结果接近，可以方便应用．关键词：钢筋混凝土；组合体；徐变系数；计算方法中图分类号：TV335文献标志码：A文章编号：1009—640X(2013)02一OO64—07承受长期荷载的钢筋混凝土构件，荷载不变时钢筋应力增加而混凝土应力减小，这种现象称混凝土徐变引起的构件应力重分布．由于钢筋对混凝土徐变的影响，钢筋混凝土构件的徐变变形将小于无配筋构件的变形．在混凝土变形特征及工作环境给定时，这种含筋构件的应力重分布及其变形特征主要与受力钢筋用量、布置及构件的受

3、力状态有关¨J．我国混凝土徐变研究最初有赖于大坝观测试验、大体积混凝土结构温度应力计算和钢筋混凝土构件预应力衰减估计等应力问题研究的开展，松驰系数成了徐变试验结果，应用于原观分析及温度应力的计算．变形控制是现代桥梁建设和大跨径钢筋混凝土桥梁营运管理的重要技术．轴压和弯曲是桥梁构件(塔柱、梁)的主要荷载变形，有关规范和以往研究I3给出和讨论了钢筋用量对构件轴压变形的影响，没有涉及到布筋状况和弯曲变形下的取值问题，本研究认为由轴压修正的取值不能运用到弯曲变形的计算．钢筋混凝土构件是非均质多连体，在计算结构或构件体系的长期变形时将其简化为单体，需要给出含筋混凝土的组合徐变系数．在确定构件的组合徐变特

4、征如徐变系数、徐变度及弹性模量时，可以采用试验法、经验取值法、修正公式法等途径．试验法可以通过典型布筋方式、构件尺寸形状和荷载状态等条件的构件变形和应力测试，作为验证用．经验取值是一种笼统的取值法，运用时还有赖于工程师的经验与判断．根据构件配筋状况及受力状况的不同，采用修正公式确定配筋构件的组合徐变系数对于计算钢筋混凝土结构的长期变形具有重要的实用价值．就计算分析而言，同一问题的计算结果及演算推导的繁简，会因采用的变荷载下混凝土徐变计算法，即徐变方程式的不同而有差异．其中最简单的有有效模量法和老化理论法(或流动率法)；考虑应力减少时徐变部分可复的计算方法和具体形式较多J，弹性徐变理论(及类似的

5、公式)在我国水利界是影响广、应用多的一种徐变计算法，该法可以考虑早龄期混凝土徐变部分不可复(晚期完全可复)，然而对本问题的推演计算却颇为繁难u5j，要应用数值解析法．本文以钢筋混凝土压柱和梁为例，探讨计算方法和构件承载形式对计算结果的影响，同时采用配筋压柱试件和纯混凝土压柱试件作徐变测试，将试验结果与计算结果作对比分析，提出较为简单而又接近实际的计算方法．收稿日期：2012-07-06作者简介：黄卫兰(1961一)，女，安徽巢湖人，高级工程师，主要从事水工结构的试验、检测与安全评估E—mail：wlhuang@nhri．cn学兔兔www.xuetutu.com第2期黄卫兰，等：钢筋混凝土构件组

6、合体徐变系数的计算651钢筋混凝土压柱的组合徐变系数1．1基本方程以E，占，表示钢筋(纵向)的弹性模量、应变及应力，以E，占，表示混凝土的弹性模量、应变和应力．其中除E外，其他各变量均可视为时间的函数．P，，，分别为钢筋混凝土压柱上的轴向荷载、钢筋和混凝土截面积及压柱配筋率．在线应力应变假设下，根据钢筋和混凝土的应变协调条件，有=(1)有效模量法计算混凝土的应力应变，假定混凝土应力减小时徐变完全可复，将变形协调方程(1)变换成如下形式：E=吾(1+)(2)。E、丫。、式中：为}昆凝土的徐变系数．徐变曲线平行假说(老化理论)或流动假定，假设混凝土应力减少时徐变变形完全不可复，协调方程(1)可写成

7、如下形式：=+[C()一百1]dr(3)式中：C(7_，1r)为混凝土徐变度，弹性模量为时间变量E(t)或E()．在计算钢筋混凝土构件变形及截面应力的重分布时，当混凝土应力减小，有效模量法假设徐变完全可复，老化理论假设徐变完全不可复，因此2种计算方法所得结果相差最大．本文主要讨论方程(2)和(3)两种形式的协调方程；作为比较，还推演讨论了考虑徐变部分可复的继效流动率法的近似结果．钢筋混凝土组合柱的