混凝土收缩徐变效应分析课件.ppt

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1、本章的主要内容6.1混凝土收缩徐变的基本概念6.2徐变系数模型与徐变理论6.3徐变应力应变关系6.4基于位移法的混凝土徐变效应分析6.5混凝土的收缩效应§6.1混凝土收缩徐变的基本概念6.1.1混凝土收缩徐变基本概念徐变：指混凝土结构在长期荷载作用下，混凝土的变形随时间增长的现象。结构徐变变形可达弹性变形的1.5~3倍以上。收缩：指由于水泥浆的凝缩和因环境干燥所产生的干缩现象。混凝土徐变混凝土收缩徐变、收缩是混凝土这种粘弹性材料的基本特性之一，它不但对桥梁结构影响大，而且持续的时间长，且其变化过程复杂，不易把握。§6.1混凝土收缩徐变的基本概念6.1.

2、1混凝土收缩徐变基本概念短柱加载至卸载的变形过程：（1）加载时，产生瞬时弹性应变。（2）混凝土随时间增长的一直存在收缩应变。（3）长期荷载作用下，随时间增长的附加应变，即徐变。混凝土总应变徐变内力1）两根悬臂梁均布荷载q作用下M根=-ql2/2，M悬臂端=0随t增长，混凝土徐变发生影响，悬臂端将发生向下的竖向挠度△t和转角θt；静定结构变形不受约束，变形不产生内力，徐变完成后其内力图不发生变化，徐变前后弯矩图不变。§6.1混凝土收缩徐变的基本概念6.1.1混凝土收缩徐变基本概念徐变内力2）合龙后的固定梁两根悬臂梁瞬时变形完成后，将合龙段钢筋焊接，浇筑混

3、凝土，形成固定梁。混凝土徐变使固定梁跨中发生挠度△t，由于结构对称性，转角θt=0原两根悬臂梁端部的转角变形受到约束，跨中截面产生附加弯矩Mt，固定端弯矩减小。§6.1混凝土收缩徐变的基本概念6.1.1混凝土收缩徐变基本概念§6.1混凝土收缩徐变的基本概念6.1.2混凝土收缩徐变的机理及其影响因素（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）应力作用下，由于吸附水的渗流

4、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。§6.1混凝土收缩徐变的基本概念6.1.2混凝土收缩徐变的机理及其影响因素收缩徐变影响因素主要包括：1)混凝土的组成材料及配合比；2)混凝土的龄期；3)应力的大小和性质；4)构件周围环境的温度、湿度、养护条件；5)构件的截面面积6)混凝土碳化等。§6.1混凝土收缩徐变的基本概念6.1.2混凝土收缩徐变的机理及其影响因素混凝土收缩徐变对桥梁结构的影响：（1）结构在受压区的徐变将引起变形的增加；（2）偏压柱由于

5、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，徐变导致预应力损失；（4）结构构件表面，如为组合截面，徐变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。§6.2徐变系数模型与徐变理论6.2.1徐变系数的定义1）线性徐变徐变应变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。即：徐变系数是从加载龄期τ到某时刻t，徐变应变值与弹性应变值之比。（t,τ）=c/e徐变度：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

6、，当混凝土柱体应力不大于0.5fck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。混凝土的徐变大小，通常采用徐变系数(t,)来描述。目前国际上对徐变系数有多种不同的定义。徐变应变：单位长度的徐变变形称为徐变应变εc。瞬时应变：瞬时应变又称弹性应变εe。长期荷载作用下，结构在弹性变形△e以后，随时间增长而持续产生的那部分变形量△c，称为徐变变形。§6.2徐变系数模型与徐变理论6.2.1徐变系数的定义§6.2徐变系数模型与徐变理论6.2.1徐变系数的定义2）令时刻开始作用于混凝土的单轴向常应力s()至时刻t所产生的徐变应变为ec(t,)

7、，该种徐变系数采用混凝土28d龄期的瞬时弹性应变定义，即:CEB-FIP标准规范（1978及1990）及英国BS5400(1984)均采用这种定义方式。3）徐变系数的另一种定义为:这一定义是美国ACI209委员会报告（1982）所建议的。§6.2徐变系数模型与徐变理论6.2.1徐变系数的定义4）从时刻开始对混凝土作用轴向单位常应力，在时刻t产生的总应变，一般称为徐变函数Jc(t,)，徐变函数可表示为:§6.2徐变系数模型与徐变理论6.2.2徐变系数的数学表达式国内外对混凝土徐变的分析存在不同的理论，考虑的因素不尽相同，采用的计算模式也各不相同。1）

8、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（