桥梁收缩徐变及Midas实现.ppt

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1、桥梁载荷效应收缩、徐变效应分析及Midas实现兰州交通大学土木学院兰州交通大学—lpz内容徐变和收缩的概念徐变和收缩的影响徐变和收缩的基本理论徐变和收缩的有限元计算兰州交通大学—lpz参考资料范立础《桥梁工程》中连续梁次内力部分惠荣炎《混凝土的徐变》黄国兴《混凝土的收缩》周履《收缩徐变》徐光辉《桥梁结构分析》肖汝城《桥梁结构分析程序系统》等兰州交通大学—lpz1、徐变和收缩的基本概念徐变变形结构在外荷载作用下产生变形，一般建筑力学中采用简单的虎克定律描绘应力一应变关系，把材料看成理想弹性体，应力一应变成正比。实际上，应力——应变曲线不呈直线，而是缓慢向水平轴线倾斜的曲线，即应力滞后于应变

2、。这种性质称为材料的“非弹性行为”，具体内容分为塑性和徐变两类。兰州交通大学—lpz塑性与时间无关，只与应力大小有关，而徐变研究的是结构材料在任意荷载、任意小的应力作用下随时间增长所产生的非弹性性质。混凝土的徐变性质在结构中可能引起两种现象，其中一种是应力不变，但变形随着时间的增加而增大，称为“徐变变形”。兰州交通大学—lpz收缩混凝土的收缩是混凝土硬固由于所含水分的蒸发及其它物理化学的原因(但不是由于应力的原因)产生的体积的缩小。与收缩相反的是混凝土凝固因含水量的增加也导致的体积的增加。兰州交通大学—lpz徐变和收缩变形tPPδ徐变兰州交通大学—lpz在实际结构中，徐变、收缩与温度应变

3、是混杂在一起的。从实测的应变中，应扣除温度应变和收缩应变，才能得到徐变应变。而在分析计算中温度应力与温度应变往往单独考虑，徐变与收缩则往往在一起考虑。2、徐变和收缩的影响兰州交通大学—lpz徐变变形的有利影响大体积混凝土中，徐变可降低温度应力，减小收缩裂缝在结构应力集中区域和因基础不均匀沉降引起局部应力的结构中，可削减应力峰值等。兰州交通大学—lpz收缩、徐变变形的不利影响在钢筋混凝土、预应力混凝土等配筋构件中，随时间而变化的混凝土徐变、收缩受到内部配筋的约束将导致内力的重分布；预应力损失实际上也是预应力混凝土构件内力重分布的一种。预制的混凝土梁或钢梁与就地灌筑的混凝土板组成的结合梁，将

4、由于预制部件与现场浇筑部件之间不同的徐变、收缩值而导致内力的重分布。同样，梁体的各组成部分具有不同的徐变、收缩特性者亦将由于变形不同、相互制约而引起内力或应力的变化。兰州交通大学—lpz收缩、徐变变形的不利影响（续）分阶段施工的预应力混凝土超静定结构，在施工过程中发生体系转换时，从前期结构继承下来的应力状态所产生的徐变受到后期结构的约束，从而导致结构内力与支点反力的重分布。兰州交通大学—lpz收缩、徐变变形的不利影响（续）另外，外加强迫变形如支座沉降或支座标高调整所产生的约束内力，也将在混凝土徐变的过程中发生变化，部分约束内力将逐渐释放。徐变对细长混凝土压杆所产生的附加挠度是验算压杆屈曲

5、稳定所不能忽视的问题。兰州交通大学—lpz3、徐变和收缩的基本理论桥梁结构分析中应分阶段，按施工顺序考虑收缩徐变效应。静定结构的收缩、徐变仅引起结构的变形；超静定结构的收缩、徐变引起次内力。计算方法分为基于微分方程的理论分析和基于代数方程的有限元方法。兰州交通大学—lpz徐变的有限元计算方法－有效模量法如用按龄期调整得到有效模量代替混凝土的弹性模量E，则在第ti-ti-1个时间内，因徐变、收缩产生的应力或内力增量与应变增量之间具有线性关系，因而可利用求解弹性结构的方法求解混凝土收缩徐变问题，在采用刚度法时，只需将刚度矩阵E用代替即可。兰州交通大学—lpz徐变、收缩求解的基础是应力应变方程

6、的表达线性叠加原理应力、应变关系的增量形式表达式兰州交通大学—lpz线性叠加原理根据试验研究,当混凝土应力不超过极限强度的40～50％时，混凝土徐变终极变形与初始瞬时弹性变形呈线性关系，否则呈非线性关系。在一般情况下，混凝土应力都是小于R/2，因此属于线性徐变，此时分批施加应力所产生的应变可以采用叠加原理。混凝土试件的试验都说明叠加原理对基本徐变符合得很好，但对于包括干缩徐变的总徐变来说，由叠加原理所得出的徐变恢复一般大于实际恢复。因此，应用叠加原理对递减荷载将会产生少量偏差。虽然存在着缺点，叠加原理仍是设计工作中有价值的工具。兰州交通大学—lpz线性叠加原理兰州交通大学—lpz应力、应

7、变关系的增量形式表达式从混凝土应力——应变的线性关系和叠加原理出发，引入老化系数的概念，并假定混凝土弹性模量为常数，可推导出在不变荷载作用下，徐变、收缩导致的应变增量和应力增量之间的代数方程表达式（Tröst——Bazänt法）。设ti为计算时刻，应力与应变增量的关系式为：兰州交通大学—lpz考虑了混凝土弹性模量随时间的变化，还考虑了初应力和初应变形成的历史。兰州交通大学—lpz同理可写出截面曲率与弯矩增量之间的关系式兰州交通大学—