钢筋内约束特性及其对收缩应力的影响

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1、桥隧机械＆施工技术BridgeandTunnelMachinery&ConstructionTechnology钢筋内约束特性及其对收缩应力的影响InternalConstraintCharacteristicsofReinforcingSteelBarandItsImpactonShrinkageStress胡新民HU×in—mIn湖南广播电视大学理工学院，湖南长沙410004SchoolofScienceandTechnology，HunanRadio＆TVUniversity，Changsha410004，Hunan，China【摘要】建立较能全面描述钢筋混凝土约束关系

2、的力学模型，引入力平衡和变形协调条件，研究钢筋内约束特性对收缩应力的影响，指出了现有收缩应力计算方法的不足之处，并揭示出钢筋内约束系数随配筋率增大而线性增大的变化规律。【Abstract】Amechanicalmodelisbuiltuptocomprehensivelydescripttheconstraintrelationofreinforcementconcrete．Theforceequilibriumanddeformationcompatibilityconditionsareintroducedtostudytheeffectsofinternalconstr

3、ainteffectofreinforcingsteelbaronshrinkagestressItalsopointsoutsomeshortcomingsofthecurrentcontractionstresscalculationmethodsanddeducesthattheinternalconstrainteffectofreinforcingsteelbarlinearlyjncreaseswthreinforcementratio【关键词】钢筋；内约束特性；力学模型；收缩应力【Keywords】reinforcingsteelbar；internalcons

4、trainteffect；mechanicalmodel；shrinkagestress中图分类号：U445．47文献标志码：B文章编号：1000—033X(2010)05-0067-030引言——混凝土的弹性模量；s——收缩变形，为不同外约束条件下的约束系数。钢筋混凝土构件出现裂缝的影响因素非常复杂。当式(1)建立的基本假设前提是将钢筋混凝土体取为计构件出现收缩裂缝或荷载裂缝后，钢筋能起到有效阻止算对象，忽略了钢筋的内约束效应；在确定收缩量时，将裂缝宽度扩展的作用已为工程界普遍认同。钢筋在结构钢筋的约束作用类同于混凝土骨料的约束作用。然而从中能改善混凝土硬化过程中形成的初始

5、缺陷，减少应力构件层面上进行分析．这两种约束作用具有不同的内在集中，对抗裂存在有利的一面：但同时钢筋又是一种内约机制骨料分布均匀，相对细／j＼、其约束可以认为是各向束．其内约束效应的释放增大了收缩应力，对抗裂不利同性，虽然能造成骨料和砂浆在交界面上的初始缺陷，但总体上对裂缝控制有利[]构件内的钢筋分布由于具有1对现有收缩应力计算方法的讨论明显的方向性，因此．钢筋提供的约束虽然也能达到减少收缩量的效果．但伴随着内约束效应的释放会引起收缩在众多的收缩应力计算方法中，文献1]建议的方法应力的增大，对裂缝控制具有负面效应。在国内的影响最为深远．在计算膨胀混凝土构件的收缩应力时，它提出

6、的最基本的计算形式如下2钢筋内约束的力学模型cr=cRs(1)式中：——收缩应力；研究钢筋内约束效应宜先从钢筋混凝土的约束关系——徐变系数，一般取0．3～o．6；入手．并建立起方便引入力平衡条件和变形协调条件的c一一约束程度系数；力学模型，以便对收缩应力问题进行较为全面合理地分67RMCM黜⋯⋯⋯。析。约束关系力学模型和收缩应力问题的力平衡与变形do-——配筋混凝土的收缩应力增量。协调条件见图1。视总截面面积等于混凝土面积，联立式(4)、式(5)和钢筋U式(6)，可得配筋混凝土的收缩应力增量为E·d一l+，莲E三釜令配筋率p=0，在同等收缩变形下，素混凝土构件的收缩应力增量为

7、Ec~d~一sh(8)图1OK为约束模量，表示外约束的大小。K和约束程度系数c可以通过式(2)和式(3)互相转化。式中：do"厂素混凝土构件的收缩应力增量。比较(7)和式(8)可知，当混凝土发生相同量值的收缩cn1(2)时，配筋混凝土和素混凝土构件在给定的外约束条件下，收缩应力增量的比值为器：：：f91利用图1(a)模型的通用性，构件可以根据问题的求解do-RPI+E('／R+pEs)一对象和精度要求向宏观扩展为实际结构，或向微观扩展式中：卜配筋混凝土和素混凝土构件的收缩应力增量比。为构件局部的一点由于