混凝土结构时变效应研究探究现状和展望

《混凝土结构时变效应研究探究现状和展望》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、混凝土结构时变效应研究探究现状和展望　　摘要：参考相关文献，对混凝土结构时变效应分析研究现状进行系统归纳和总结，在此基础上提出今后急需解决的关键性问题。关键字：混凝土结构；时变性能；综述中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：1.引言混凝土结构之所以复杂，材料性能是首要原因。而其复杂的材料性能中，随时间变化的特性为其它材料少有，由此造成的结构性能随时间的变化就更显得复杂。正是因为对混凝土结构时变效应分析和利用的偏差，才造成了混凝土箱梁桥病害。而随着高强、高性能混凝土普遍使用在大型混凝土结构

2、中，这种情况就显得更为突出。9时变效应可以分为三个层次：材料的时变性、结构的时变性和作用的时变性。材料的时变性包括材料强度的发展、弹性模量的发展、徐变、收缩、碳化、内部开裂等。结构的时变性是指由于组成结构的材料具有时变性，或者使其产生效应的作用具有时变性，或者这二者兼有之，造成了结构的性能（如承载能力、使用性能等）随时间发生变化，具体可表现为如应力分布、结构线形等随时间发生变化。作用的时变性是指对结构产生影响的作用，其本身随时间的变化会发生作用大小、作用位置、作用频率、作用方式等方面的变化，例如

3、风荷载、温度荷载、车辆荷载、地震荷载等都是典型的时变性作用。2.研究现状2.1.混凝土材料的时变性能研究随着国内高强、高性能混凝土广泛应用，对其材料的强度、弹性模量等力学性能，特别是对其时变性能的研究成为了热点，这些研究，大多直接依托重点工程项目，进行针对性地研究，为项目提供理论数据。归纳起来，从材料层面进行的研究主要包括：(1)施士异[1]对普通混凝土及高强混凝土的抗剪强度、静力及动力弹性模量和剪切模量进行了实验研究。研究表明，不同的微观结构可作为高强混凝土的力学性能之所以不同于普通混凝土的解

4、释理由。(2)刘尚和文翠翠[2]试验研究了粉煤灰掺合料、龄期及强度对高性能混凝土弹性模量的影响，结果表明，高性能混凝土弹性模量较同期未掺粉煤灰的混凝土弹性模量均低，但随着龄期的增加其差值越来越小。与《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）给出的同等级混凝土弹性模量相比仍然偏低;弹性模量随时间的增长，3d、7d时分别达到28d弹性模量的76%和95%;弹性模量随强度的增加而增加，呈对数关系。9(3)吕德生、汤骤[3]结合某水库工程研究了高强混凝土弹性模量与抗压强度的相关关系，并讨论了硅灰

5、掺量、水胶比及骨料含量对弹性模量的影响。研究表明，高强混凝土的弹性模量与抗压强度的平方根呈线性相关关系；当硅灰掺量大于20%时，弹性模量随硅灰掺料增加而降低，当硅灰掺量小于20%时，弹性模量随硅灰掺料增加而增加；高强混凝土的弹性模量随水胶比的减小而增加、随骨料含量的增大而增大。(4)张竞男等[4]提出了一种测量混凝土试件受压变形的新方法，并采用该方法对粉煤灰混凝土的弹性模量进行了试验研究。研究表明，粉煤灰的掺入可改善混凝土的弹性模量。2.2.混凝土结构的时变性能研究材料的时变性，连同结构体系的变

6、化，以及周围环境及荷载作用变化的影响，共同导致了混凝土结构的时变性。结构的时变性能是一个复杂的系统，内部因素和外部因素相互影响、相互制约，共同作用，比如预应力混凝土结构，随着混凝土弹性模量、收缩、徐变的变化、钢束的松弛，导致了预应力损失，应力变化，继而导致开裂、跨中下挠、钢束锈蚀等损伤积累，损伤的积累又对应力状态继续产生影响。所以，对桥梁结构时变性能的分析和掌握，结构时变性是关键，材料和作用的时变性是基础。9通过以往研究发现，混凝土结构(特别是预应力混凝土结构)结构的时变性能始终贯穿于桥梁的建造

7、、运营、老化等整个服役期，归纳起来主要体现在以下几个方面：(1)导致配筋构件中混凝土和钢筋应力、应变均随时间而变化作为配筋混凝土结构，无论是静定还是超净定结构，随时间而变化的混凝土的徐变、收缩受到内部配筋的约束将导致应力的重分布。混凝土与钢筋之间的应力重分布不仅与截面配筋率、钢筋的布置、随时间而发展的混凝土弹性模量和预应力钢筋的松弛、混凝土截面是否开裂及裂缝扩展的进程等因素密切相关，且与混凝土的徐变特性、桥梁施工方法、截面尺寸特征、工作环境等相关，是一个十分复杂的问题。(2)导致叠合梁内力重分布

8、无论是钢梁与混凝土顶板相结合的“钢与混凝土的叠合梁”，还是预制混凝土梁与现浇混凝土板相叠合的“混凝土叠合梁”，由于二者具有不同的收缩和徐变，随时间的流逝，将产生相互错动的趋势。为了抵抗这种错动，二者之间将产生一种相互作用的力，从而导致了内力重分布。(3)导致超静定结构的内力重分布9一般有这几种情况：在分阶段施工过程中发生结构体系转换时;结构各组成部分的混凝土徐变、收缩的特性互斥时；发生外加约束，如支座不均匀沉陷时。虽然这些导致内力重分布的类型不同，但是它们的基本原因是相同的，产生的内力变化都是为