混凝土徐变次内力计算的换算弹性模量法.doc

《混凝土徐变次内力计算的换算弹性模量法.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第三节混凝土徐变次内力计算的换算弹性模量法一、徐变次内力概念（一）名词定义1、徐变变形在长期持续荷载作用下，混凝土棱柱体继瞬时变形（弹性变形）以后，随时间t增长而持续产生的那一部分变形量，称之为徐变变形，如图2-4-16所示。图2-4-16棱柱体的徐变变形2、徐变应变单位长度的徐变变形量称为徐变应变，它可表示为徐变变形量与棱柱体长度之比值，即（2-4-15）3、瞬时应变瞬时应变又称弹性应变，它是指初始加载的瞬间所产生的变形量与棱柱体长度之比，即（2-4-16）4、徐变系数徐变系数是自加载龄期后至某个t时刻，在棱柱体内的徐变应变

2、值与瞬时应变（弹性应变）值的比值，可表示为（2-4-17）或（2-4-17a）14（二）徐变次内力超静定混凝土结构的徐变变形当受到多余约束的制约时，结构截面内将产生附加内力，工程上将此内力称为徐变次内力。现举一个最简单的例子来说明。设图2-4-17a中的两条对称于中线的悬臂梁，在完成瞬时变形后，悬臂端点均处于水平位置，此时，悬臂根部的弯矩均为。随着时间的增长，该两个悬臂梁的端部，将发生随时间t而变化的下挠量和转角（图2-4-17a），尽管如此，直到徐变变形终止，该梁的内力沿跨长方向是不发生改变的。-－图2-4-17徐变变形与徐

3、变次内力现在再考察图2-4-17c的情况，当两悬臂端完成瞬时变形后，立即将合拢段的钢筋焊接和浇筑接缝混凝土，以后虽然在接缝处仍产生随时间变化的下挠量，但转角始终为零，这意味着两侧悬臂梁相互约束着角位移，从而使结合截面上的弯矩从，而根部截面的弯矩逐渐卸载，这就是所谓的内力重分布（或应力重分布），直到徐变变形终止。结合截面上的就是徐变次内力，但它与根部截面弯矩的绝对值之和仍为。由此可见，静定结构只产生徐变变形，而不产生次内力，但当结构发生体系转变而成为超静定结构时，由于徐变变形受到了约束才会产生随时间t变化的徐变次内力。二、徐变系

4、数表达式（一）三种理论为了计算结构徐变变形和徐变次内力，就需要知道徐变系数变化规律的表达式。根据一些学者的长期观察和研究，一致认为徐变系数与加载龄期和加载持续时间两个主要因素有关。所谓加载龄期是指结构混凝土自养护之日起至加载之日之间的时间间距，它用表示，i=0，1，2……，单位以天计；所谓持续荷载时间是指自加载之日τ起至所欲观察之日t的时间间距，即14。但是，在采用具体的表达式时，却提出了三种不同的观点，即三种理论。1、老化理论该理论认为：不同加载龄期的混凝土徐变曲线在任意时刻，其徐变增长率相同。如图2-4-18a所示。其中任

5、意加载龄期的混凝土在t时刻的徐变系数计算公式为（2-4-18）式中：——加载龄期时的混凝土至时刻的徐变系数；——加载龄期时的混凝土至时的徐变系数。ttt图2-4-18三种徐变理论曲线2、先天理论该理论认为：不同龄期的混凝土徐变增长规律都是一样的，如图2-4-18b所示。其中任意加载龄期的混凝土在t时刻的徐变系数计算公式为14（2-4-19）式中：——以为原点的徐变基本曲线上，加载持续时间为的徐变系数。3、混合理论兼有上述两种理论特点的理论称混合理论，试验研究表明，老化理论比较符合初期加载情况，先天理论比较符合后期加载情况，如图

6、2-4-18c所示。（二）徐变系数的表达式1、按老化理论的狄辛格表达式狄辛格在20世纪30年代提出了表达徐变变化规律的基本曲线为（2-4-20）当该式与老化理论结合起来，便得到（2-4-21）式中：——加载龄期的混凝土在t（t>τ）时的徐变系数；——加载龄期的混凝土在时的徐变系数终值；——徐变增长系数，在冬季零下温度较长地区取=1～2，常温地区=2～4；——加载龄期的混凝土在时的徐变系数终值，。该式曾在我国几座大桥的设计中得到了应用。2、按先天理论的狄辛格表达式当式（2-4-20）与先天理论结合起来，便得到（2-4-22）该式

7、由于缺乏实测资料印证，故在工程上较少应用。三、结构混凝土的徐变变形计算（一）基本假定当计算由混凝土徐变引起的结构徐变变形时，一般采用下列基本假定：1、不考虑结构内配筋的影响；2、混凝土的弹性模量假定为常值；3、采用徐变线性理论，即徐变应变与应力成正比关系的假定，由此可以应用“力的独立作用原理”和“应力与应变的叠加原理”。（二）静定结构在恒定荷载条件下的徐变变形计算现用图2-4-19所示的等截面悬臂梁作为例子进行阐明。14图2-4-19不变荷载作用下的徐变变形设和分别为悬臂梁端部作用有恒定垂直力P和恒定弯矩M时的弹性（瞬时）挠度

8、和端转角，和分别为相应的加载龄期为且持续到t时刻的徐变挠度和徐变端转角（图2-4-19）。于是便有下列关系式，即（2-4-23）式中：——单位力P=1时，在其作用方向上的位移；——单位力矩M=1时，在作用方向上的转角。按照结构力学中的虚功原理，和可以表示为：（2-4-24）式