超低温环境下混凝土构件预应力损失试验研究

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1、超低温环境下混凝土构件预应力损失试验研究ExperimentalStudiesonPrestressLossesinConcreteMembersunderUltra-lowTemperatures学科专业：土木工程作者姓名：崔宁指导教师：谢剑教授天津大学建筑工程学院二〇一七年十一月摘要“超低温环境下混凝土构件预应力损失试验研究”是国家自然科学基金面上项目（51478309）的重要组成部分。前期材性试验结果表明：低温下混凝土收缩徐变、钢绞线应力松弛以及两种材料的线膨胀系数均发生改变，从而使得低温下混凝土构件预应力损失与

2、常温相比有明显差异。为进一步探究低温下混凝土和钢绞线共同工作所引起的预应力损失，本文的研究内容主要包括：1）恒定低温下由混凝土收缩徐变和钢绞线应力松弛引起的长期预应力损失；2）降温回温过程中由钢绞线和混凝土线膨胀系数差异引起的预应力变化。恒定低温下的长期预应力损失试验共12个试件，主要研究了温度、张拉控制应力及混凝土含水情况对预应力损失的影响。研究表明：长期预应力损失随着温度的降低以及张拉控制应力的减小而减小；无论是常温还是低温环境下，饱水状态混凝土构件的长期预应力损失均比自然状态的小。降温回温全过程的预应力变化试验共

3、8个试件，其研究变量与长期预应力损失试验相同。根据温度及预应力变化情况可将降温回温全过程分为五个阶段，分别为：降温起始阶段（I）、稳定降温阶段（II）、缓慢降温阶段（III）、缓慢回温阶段（IV）及稳定回温阶段（V），其中不同试验参数的构件在前两个阶段呈现出不同的特点。值得注意的是，当混凝土温度降至-30℃~-60℃时，混凝土发生“逆膨胀”，预应力值出现增长，且张拉控制应力越低、含水率越大增长越显著。结合材性试验与构件试验，并借鉴各国规范常温下长期预应力损失的计算方法，本文为设计人员提供了两种估算超低温下长期预应力损失

4、的方法：分项计算法和总体估计法，并预测了超低温下长期预应力损失终值。经计算分析发现：在-40℃~-100℃低温范围内，无需考虑混凝土收缩带来的影响，混凝土徐变损失和钢绞线应力松弛损失终值分别占张拉控制应力的1.2%~2.7%和0.5%~1.4%。另外，本文还给出了在降温回温全过程中不同条件下预应力变化值的上、下限，分别为张拉控制应力的+1.3%和-4.4%。关键词：超低温，预应力损失，混凝土构件，计算方法IIIABSTRACT“Experimentalstudiesonprestresslossesinconcrete

5、membersunderultra-lowtemperatures”isoneofthesub-projectsofNaturalScienceFoundationProjectNo.51478309.Previousresultsshowedthattheshrinkageandcreepofconcrete,therelaxationofsteelstrandsandthecoefficientofthermalexpansion(CTE)ofthesetwokindsofmaterialbehaveddiffer

6、entlyundercryogenictemperatures.Thus,theprestresslossesundercryogenictemperaturesdifferfromthatunderambienttemperature.Twoseriesoftests,including1)time-dependentprestresslossesmeasurementunderconstantultra-lowtemperaturesand2)prestressvariationmeasurementinthepr

7、ocessofcoolingandreheatingwerecarriedouttoinvestigatetheprestresslossesonmemberlevel.Twelvespecimenswerepreparedfortest1).Theinvestigatedparametersweretemperatures,initialstressesandmoistureconditionsofconcrete.Testresultsshowthatwiththedecreaseoftemperatureorin

8、itialstress,thetime-dependentprestresslossesdecrease.Inaddition,thelossesinwater-saturatedconcretemembersarelessthanthatinnatural-statemembers.Eightspecimenswereprepa