不同强度早龄期混凝土徐变及徐变对长期荷载作用下预应力构件的影响

摘要

徐变对于钢筋混凝土构件尤其是大跨度预应力桥梁的影响已经得到广泛的重视，但是在过去的理论及试验研究中，更多的是从混凝土材料和力学模型的角度研究徐变性质，对实际工程结构还缺乏较深入的研究和良好的结合。现行的混凝土徐变预测模型和计算理论绝大部分是基于混凝土标准养护28d以上的试件，对于早龄期混凝土的徐变性质和理论还没有系统的进行研究过。
　　 本文从实际工程入手，采用室内试验和有限元计算相结合的方式，设计了C20～C50四种强度等级的混凝土试件进行早龄期徐变试验，通过试验结果从理论上总结早龄期混凝土的徐变特性，并建立早龄期混凝土徐变计算模型。在对早龄期混凝土的徐变理论充分了解的基础上，创建了在早龄期张拉部分预应力，待强度增长达到设计要求后再张拉剩余的预应力的张拉方案，并通过与传统张拉方案进行比较，发现新的张拉方案对于降低混凝土徐变方面能取到良好的效果。主要研究成果如下：
　　 1、设计了C20～C50四种强度等级的混凝土试件进行早龄期徐变试验，针对60天记录的数据进行归纳总结，得出C20～C50早龄期混凝土的徐变特点和规律。为了了解长期徐变趋势，对徐变系数建立与时间的关系曲线，并进行拟合，得到早龄期混凝土徐变系数的计算式，这是国内外首次对早龄期混凝土徐变所做的试验和研究。
　　 2、经过对早龄期混凝土的徐变理论的建立，创建了在早龄期张拉部分预应力，待强度增长达到要求后再张拉剩余的预应力的张拉方案，并通过与传统张拉方案进行比较，发现新的张拉方案对于降低预应力构件的徐变有很明显的作用。该张拉方法是首次尝试的降低徐变的措施，在室内试验和有限元计算的条件下已经验证了该方案的有效性。
　　 3、以实际工程的各种施工参数和条件作为参考，基于有限元分析对钢筋混凝土预应力桥梁进行仿真计算，对于桥梁未来十年的收缩徐变进行了考虑，在此基础上得到该桥的内力值和变形值。这是该新型施工方法通过计算首次在实际工程中的应用，为将来该方法进行推广和使用提供了计算数值上的依据。