混凝土的收缩徐变问题

《混凝土的收缩徐变问题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、一、对混凝土收缩徐变现象的认识和研究过程1、对混凝土收缩、徐变的认识过程19世纪20年代，在英国开始波特兰水泥的工厂化生产，从此开始了混凝土结构在世界范围内的发展时期。然而，人们对砼收缩、徐变现象的认识和重视始于20世纪初，而对它的系统研究则始于20世纪30年代，应用于实际结构更晚。直到20世纪40年代后期，多数设计人员仍认为混凝土收缩、徐变只是一个单纯的材料科学范围的学术问题。经过研究试验资料的积累与几十年的实践经验，人们对徐变、收缩对结构影响分析方法的研究已经得到很大发展。许多国家的设计规范对收缩、徐变都给予了详细考虑。关于混凝土收缩、徐变的知识，已经

2、成为结构设计人员所必须掌握的专业知识。2、对混凝土收缩、徐变的研究过程早在1937年，F.Dischinger就提出了由混凝土徐变、收缩所导致的混凝土与钢筋截面应力重分布与结构内力重分配的微分方程解。这种方法对多次超静定的计算十分复杂，而且与实际出入较大。但由于没有更有效计算混凝土收缩、徐变的方法，Dischinget的理论在世界范围内使用了30多年。1967年，H.Trost引入了当时被他称为松弛系数的概念（后被Z.P.Bazant改为老化系数），提出了由徐变导致的应力与应变之间关系的代数方程表达式，既简化了计算，又提高了精度。1972年，Z.P.Baza

3、nt对H.Trost的公式进行了严密的证明，并将它推广应用到变化的弹性模量与无限界的徐变系数。Trost-Bazant将按龄期调整的有效模量法与有限单元法相结合，使得混凝土结构的徐变、收缩计算能够采用更逼近实际的有限单元法及逐步计算法。（1）加载时，混凝土柱体产生的瞬时弹性应变e；（2）加载前，混凝土就产生的随时间增长的收缩应变s；（3）长期持续荷载作用下，混凝土柱体随时间所增加的附加应变c，即徐变；（4）在1时刻卸去荷载，混凝土柱体除瞬时恢复弹性应变e外，还随时间恢复了一部分附加应变v（滞后弹性应变），残留而不可恢复的附加应变部分为屈服应变f

4、。徐变应变c=v+f总应变b=s+e+(v+f)二、混凝土徐变、收缩的概念1、轴心受压混凝土柱体的变形混凝土柱体在龄期0施加荷载P，至时间1后卸去荷载的变形过程：试验表明，加载初期徐变增长较快，后期变慢，几年后就停止增长。结构的累计徐变变形可达到同应力下弹性变形的1.5~3倍或更大。2、徐变与收缩的影响因素（1）收缩机理1）自发收缩：水泥水化作用（小）2）干燥收缩：内部吸附水蒸发(大)3）碳化收缩：水泥水化物与CO2反应（2）徐变机理(ACI209,1972)1）在应力和吸附水层润滑的作用下，水泥胶凝体的滑动或剪切产生的粘稠变形；2）应力

5、作用下，由于吸附水的渗流或层间水转动引起的紧缩；3）水泥胶凝体对骨架弹性变形的约束作用所引起的滞后弹性应变；4）局部发生微裂、结晶破坏及重新结晶与新的连结所产生的永久变形。（3）影响因素(1)混凝土的组成材料及配合比；(2)构件周围环境的温度、湿度、养护条件；(3)构件的截面面积；(4)混凝土的龄期；(5)应力的大小和性质。3、徐变与收缩对桥梁结构的影响（1）结构在受压区的徐变和收缩将引起变形的增加；（2）偏压柱由于徐变使弯矩增加，增大了初始偏心，降低其承载能力；（3）预应力混凝土构件中，收缩和徐变导致预应力损失；（4）结构构件表面，如为组合截面，收缩和徐变

6、引起截面应力重分布；（5）超静定结构，引起内力重分布；（6）收缩使较厚构件的表面开裂。4、线性徐变与非线性徐变（1）线性徐变理论徐变应变c与弹性应变e成线性关系，其比例系数为徐变系数，它与持续应力的大小无关：=c/e适用性：桥梁结构中，混凝土的使用应力一般不超过其极限强度的40~50%，试验发现，当混凝土柱体应力不大于0.5Ra时，徐变变形与弹性变形之比与应力大小无关的假定是成立的。（2）非线性徐变理论徐变系数与持续应力的大小有关，即徐变应变与弹性应变不成线性关系。（3）分析混凝土徐变时的基本假定1）采用线性徐变理论；2）不考虑结构配筋的影响，把

7、结构当作素混凝土。三、混凝土徐变系数的数学表达式从时刻开始对混凝土作用单轴向单位常应力，在时刻t产生的总应变，一般称为徐变函数J(t,)。对于上述两种徐变系数的定义，徐变函数可分别表示为：2、徐变数学表达式目前国内外对混凝土徐变的分析存在各种不同的理论，考虑的因素不尽相同，采用的计算模式也各不相同。归纳起来，有以下两种表达方式：（1）将徐变系数表达为一系列系数的乘积，每一个系数表示一个影响徐变值的重要因素，如英国BS5400(1984)、美国ACI209(1982)、CEB-FIP(1990)、我国2004桥规等；1、徐变系数的定义混凝土的徐变大小，通

8、常采用徐变系数(t,)来描述。目前国际上对徐变系