混凝土收缩徐变及其效应的计算分析和试验研究

摘要

收缩徐变是混凝土的固有性质，收缩徐变对预应力混凝土结构，特别是大跨度预应力混凝土桥梁结构的使用性能有着显著的影响，但是，混凝土的收缩徐变机理复杂，影响混凝土收缩徐变的因素众多，因此，准确预测收缩徐变对预应力混凝土桥梁结构的影响是个重要而复杂的问题。普遍认为，描述混凝土收缩徐变发展规律的数学模式以及分析混凝土收缩徐变效应的计算方法是决定能否准确预测收缩徐变对混凝土结构影响的两个关键因素，因此，本文分别对这两个因素开展了研究。 本文首先对混凝土收缩徐变机理以及影响混凝土收缩徐变的内外部因素进行系统总结，比较分析了国内外几种常用收缩徐变预测模式的机理、考虑的因素、适用范围以及与试验结果的符合程度，并根据已有的试验结果，着重分析了各预测模式对高强高性能混凝土的适用性，基本摸清了各模式在预测高强高性能混凝土收缩徐变方面的优缺点，测模式奠定了基础。 接着，本文重点按照能量原理和有限元方法，为在实际结构的收缩徐变效应分析中合理选用预根据考虑截面配筋影响的徐变换算截面特性法，将普通钢筋对混凝土收缩徐变的约束作用引入能量泛函，推导了考虑普通钢筋影响的预应力混凝土结构收缩徐变效应分析的有限元基本方程，并在此方法的基础上，对两跨预应力混凝土连续梁进行了计算分析，探讨了考虑普通钢筋的作用和不考虑普通钢筋的作用对结构长期变形以及关键截面长期应力的影响，随后进一步从普通钢筋的配筋率和配筋方式的角度，对普通钢筋的影响进行了深入研究。本文的计算方法对预应力混凝土桥梁收缩徐变效应的分析有一定的指导意义。 本文还以“苏通大桥辅桥连续刚构收缩徐变及其影响研究”的课题为背景，开展了针对苏通大桥用高性能混凝土的收缩徐变特性的试验研究，分别通过恒温恒湿试验室内材料层次的试验和工地厂房内构件层次的试验，探讨了高性能混凝土收缩徐交的基本特性，研究了各主要因素对混凝土收缩徐变的影响规律，给出了苏通大桥用高性能混凝土的基本力学性能，为大桥的施工建设提供了必要的计算参数。同时，本阶段的试验研究成果也为后续阶段结构层次的小型T构悬浇试验以及苏通大桥用c60高性能混凝土收缩徐变计算模式的建立提供了必要的依据。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1研究的目的、意义

1.2混凝土收缩徐变的国内外研究历史与现状

1.3本文的主要研究内容

第二章混凝土收缩徐变机理及影响因素的研究

2.1基本概念

2.2混凝土收缩徐变的机理

2.2.1混凝土的收缩机理

2.2.2混凝土的徐变机理

2.3影响混凝土收缩徐变的主要因素

2.3.1水泥品种

2.3.2水灰比、水泥用量、含水量

2.3.3骨料

2.3.4外加掺合料

2.3.5周围介质的温度、湿度

2.3.6构件的形状和尺寸

2.3.7养护条件

2.3.8加载龄期和持荷时间

2.3.9混凝土的应力水平

2.4本章小结

第三章混凝土徐变与收缩的实用估算方法

3.1概述

3.2徐变计算理论

3.2.1老化理论

3.2.2弹性徐变理论

3.2.3弹性老化理论

3.2.4继效流动理论

3.3混凝土收缩徐变的预测模式

3.3.1徐变系数的定义

3.3.2几种常用收缩徐变预测模式介绍

3.3.3几种常用收缩徐变预测模式的对比分析

3.4本章小结

第四章预应力混凝土梁的收缩徐变效应分析

4.1概述

4.2线性徐变理论

4.3徐变效应的分析方法

4.3.1 Dischinger法及改进的Dischinger法

4.3.2有效模量法

4.3.3按龄期调整的有效模量法(AEMM法)

4.3.4中值系数法

4.3.5基于流变模型的计算方法

4.4预应力混凝土梁时效分析的有限单元法

4.4.1徐变换算截面特性法

4.4.2徐变状态下的应变能密度

4.4.3徐变状态下的总势能泛函

4.4.4有限单元构式

4.4.5时效分析的方法及步骤

4.4.6实例分析

4.5本章小结

第五章试验研究

5.1引言

5.2研究思路

5.3试验概要

5.3.1试验内容

5.3.2材料和配合比

5.3.3试件设计与制作

5.3.4试验方法

5.4试验结果及分析

5.4.1工地环境条件下各因素对辅桥连续刚构高性能混凝土收缩徐变的影响

5.4.2预应力梁的试验结果及分析

第六章结论与展望

6.1本文工作的总结

6.2工作展望

参考文献

致谢