长期受弯构件应力应变分布及变形规律研究

通过全面考虑混凝土徐变收缩、裂缝影响及应力重分布变化过程,推导了适于不同应力分布条件下钢筋混凝土受弯构件截面长期应力应变分布规律的计算方法.提出了钢筋混凝土构件收缩翘曲变形影响系数曲线及曲率计算公式,并建立了分析预测受弯构件初始及长期总变形的通用分析方法.考虑截面非线性应力分布曲线,对各类受弯构件长期徐变收缩效应及变形进行分析,通过了试验验证.研究归纳了配筋率、截面尺寸等影响受弯构件长期挠度变化规律的主要因素.分析表明,钢筋能有效约束受弯构件长期徐变变形,而收缩翘曲变形大小及方向则主要取决于拉、压钢筋配筋率比值;在同等的初始抗弯刚度或截面积条件下,宽扁梁长期变形增长较普通梁显著.     

膨胀剂掺量和应力比对钢管混凝土徐变性能的影响

为了研究膨胀剂掺量和应力比对钢管混凝土徐变性能的影响,进行膨胀剂掺量分别为4%,8%和12%共3种情况下的钢管混凝土徐变应变试验,测试钢管与混凝土整体纵向变形随时间的分布规律。同时进行应力比分别为0.15,0.31,0.33,0.37和0.74共5种情况下的徐变试验,测试在相同荷载下,不同应力比钢管混凝土应变变化规律。研究结果表明:膨胀剂掺量对钢管混凝土徐变应变的影响由小到大依次为12%,8%和4%,但是徐变应变并不是随着膨胀剂掺量的增加而呈比例减少;徐变应变随着应力比的增加而增加。应用扫描电镜二次电子成像观测及能谱成分分析膨胀剂的作用机理,得出膨胀剂反应生成钙矾石,其微膨胀可以补偿收缩;同时钙矾石填充在结构孔隙中,使水泥石更加致密。通过应力比对钢管混凝土徐变影响的机理分析,得出混凝土应力随着应力比的增加而增大,同时随着壁厚的增加,钢管对混凝土的侧向约束增加,限制了混凝土徐变变形。     

混凝土致裂应力与内外约束和徐变的关系

温度变形、自生体积变形和徐变等受内外约束是混凝土裂缝产生的主要原因．为研究水化反应过程中混凝土内部由于温差、温变幅度和线胀系数差异存在的相互制约关系,减少内外约束下温度和自生体积变形及早龄期混凝土开裂,需要对混凝土温度场和应力场进行精确的仿真．通过仿真计算并根据现场模型试验结果对混凝土温度应变、自生体积应变、徐变、内外约束应变进行反分析研究表明,早龄期混凝土致裂应力主要与徐变和内外约束有关     

新老混凝土组合梁混凝土收缩徐变试验研究

进行了预应力作用下新老混凝土组合梁混凝土收缩徐变的试验研究,包括组合梁的挠度-时间曲线、混凝土应变-时间曲线及预应力损失的测定.试验结果表明,由于混凝土的收缩徐变,在预应力作用下组合梁的挠度、混凝土应变、新老混凝土界面间的应变差、截面曲率随时间的增长明显增加.虽然界面间的混凝土应变差值在逐渐增加,但是滑移值较小,界面间的粘结可靠.预应力前期的损失较大,随着时间的增长,损失逐渐减小.采用规范给定的混凝土收缩徐变模型分析了预应力损失.在试验研究的基础上采用随时间变化的换算弹性模量建立了新老混凝土收缩徐变的有限单元法,为了验证建立的有限单元法的正确性,对试验梁进行了分析.计算结果表明,建立的有限单元法与试验值吻合较好.     

曲线钢-混凝土结合梁桥的混凝土收缩徐变效应计算

将混凝土的应变分解为瞬时应变、徐变和收缩应变三部分之和,基于CEB-FIP模型提出了模拟收缩徐变的简明本构模型.根据本构模型给出了收缩徐变产生的单元等效结点力增量计算式,并结合迭代法逐步计算原理给出了计算收缩徐变的有限元公式.最后,应用收缩徐变模型和对应的有限元计算理论编制程序计算了曲线钢-混凝土结合梁桥的收缩徐变效应,结果表明收缩徐变对曲线钢-混凝土结合梁桥的内力和变形均有很大的影响.     

混凝土结构三维非线性徐变效应分析方法

为准确分析混凝土结构在不同应力水平和多向受力状态下的徐变效应,首先,通过徐变泊松比提出复杂应力状态下的徐变预测模型;然后,以混凝土塑性损伤本构模型为基础,提出一种新的考虑混凝土徐变三维特性的非线性徐变效应分析模型,建立相应的数值分析方法,并结合有限元分析软件ABAQUS二次开发计算程序;最后,通过徐变试验验证方法的可靠性。研究结果表明:提出的分析模型计算方便,所得结果合理,能够适用于复杂应力状态下的线性及非线性徐变效应分析。     

混凝土收缩徐变预测模型试验研究

对长期观测的混凝土收缩徐变试验结果与不同规范模型的预测结果进行对比分析。研究结果表明:在恒温恒湿环境下,收缩徐变在前期发展较快,后期逐渐变缓,270 d后变化较小;长期观测的混凝土收缩徐变试验结果与不同规范模型的预测结果存在差异,CEB—FIP(1990)模型预测混凝土收缩应变和ACI 209R(1992)模型预测混凝土徐变系数的整体效果较好,而ACI 209R(1992)模型的收缩应变预测值和JTJ 023—85模型的徐变系数预测值与试验结果偏离较大。根据混凝土收缩徐变试验结果,引入混凝土收缩修正系数和徐变修正系数对JTG D62—2004预测模型进行修正,构建恒温恒湿环境下混凝土收缩应变、徐变系数的修正预测模型,提高混凝土收缩徐变预测模型的预测精度。     

再生混凝土的变形特征研究

结合国内外大量试验结果,本文对再生混凝土的变形特征进行了详细的综述与分析。主要内容包括再生混凝土的短期荷载下的变形(应力-应变曲线、峰值应变、极限应变、弹性模量和泊松比)及长期变形(收缩和徐变)。研究结果表明,除极限应变和泊松比外,再生混凝土的其他变形特征性能与普通混凝土均存在一定的差异。最后建议了关于再生混凝土变形性能有待于进一步研究的问题。     

预应力钢与高强混凝土组合梁徐变效应分析

在长期荷载作用下,预应力钢与高强混凝土组合梁中的混凝土将产生徐变和收缩变形,从而导致带有柔性剪力连接件的组合梁中混凝土板和钢梁的应力发生重分布·采用按龄期调整有效模量与平均应力相结合的方法,利用预应力组合梁中混凝土板、钢梁及预应力钢索之间变形关系,分别建立了简支预应力组合梁的弹性分析和考虑混凝土徐变效应影响的黏弹性分析数学模型,研制了其数值计算模拟程序·通过计算示例,分析不同时间段内预应力组合梁内力变化、应变分布、弯曲变形及交接面相对滑移及其随时间的变化等·     

施工期混凝土时间效应增量型数值分析

研究了长期加载后的混凝土梁柱加载至破坏的非线性数值模拟计算技术.基于混凝土徐变的应力-应变-时间耦合本构关系应用梯形积分公式建立了混凝土时效性能的增量型数值迭代模型及其算法;基于有限元法建立了非线性增量型数值迭代模型及其算法.采用该方法对偏心柱和简支粱进行数值计算,计算结果与试验值吻合较好,表明该算法可以满足混凝土构件收缩徐变的分析要求.     

干燥地区混凝土徐变、收缩估算体系及验证

针对国内混凝土的收缩、徐变估算体系尚不完善的情况,对干燥地区混凝土徐变系数及收缩变形的估算体系进行了研究,并建立了相应的估算模型,经比较,计算值与相关试验结果符合较好,由此表明,所建立的估算体系适用于干燥地区的混凝土变形计算,可满足工程实用需要,也为规范的修订提供了依据。     

高压应力作用下混凝土的徐变和徐变破坏

本文通过对混凝土在较高压缩应力作用下徐变行为的试验研究,得到混凝土在不同应力水平下的应力-应变-时间曲线、徐变破坏的时间规律以及徐变过程中横向变形系数泊松比的变化.     

混凝土箱梁水化热温度徐变应变分析

针对桥梁设计中混凝土箱梁水化热温度应变难以精确分析的现象,基于预制梁场混凝土箱梁水化热温度应变现场试验,采用初应变增量有限元法建立混凝土箱梁水化热温度应变的弹性徐变理论隐式解法数值模型,分析实测水化热应变、温度徐变应变及温度弹性应变三者之间的差异,研究混凝土箱梁水化热温度应变受徐变影响的规律。研究结果表明:拆模后箱梁顶板、底板水化热温度应变均为压应变且算术平均值基本一致;混凝土箱梁顶板水化热温度应变变化速率略小于底板水化热温度应变变化速率;徐变对混凝土箱梁水化热温度应力应变影响非常大,实际应变仅约为温度弹性应变的一半,因此,早龄期混凝土结构温度弹性应力减半更符合实际情况;混凝土箱梁水化热温度应变实测数据略大于温度徐变应变计算值,说明本文数值模型可准确有效模拟箱梁水化热温度应变真实状态、有助于桥梁分析设计。     

单面干燥条件下受约束高强混凝土早期开裂研究

摘 要：本文在单面干燥条件下应用自行研制混凝土早期收缩应力测试仪及非接触式混凝土收缩变形测试仪测试了水灰比为0.26、0.40高强混凝土早期弹性模量、自由收缩变形,通过改进环向约束试验观测了受约束试件内部的收缩应力及应力梯度,并在上述试验基础上研究了单面干燥条件下受约束高强混凝土早期开裂趋势。结果表明,高强混凝土水灰比越小,单面干燥条件下早期自由收缩变形、弹性模量、受约束状态下内部收缩应力增长越快,干燥表面越易发生塑性收缩开裂,早期开裂趋势越明显。     

混凝土的温度-应力耦合本构关系

混凝土在高温下的强度和变形性能随温度和应力的耦合作用而变化。试验确定了不同温度—应力途径下混凝土抗压强度的上、下限，并量测了混凝土的自由膨胀变形，高温下的应力变形、瞬态热应变和短期高温徐变等数据。在此基础上分析了混凝土高温变形的一般规律，建立了温度—应力耦合本构关系。并通过约束混凝土柱的加热试验加以验证。本构关系可为混凝土结构的高温（如抗火）分析提供合理的依据     

单面干燥条件下受约束高强混凝土的早期开裂研究

在单面干燥条件下应用自行研制的混凝土早期收缩应力测试仪及非接触式混凝土收缩变形测试仪测试了水灰比为0.26、0.40的高强混凝土的早期弹性模量和自由收缩变形,通过改进的环向约束试验观测了受约束试件内部的收缩应力及应力梯度,并在上述试验基础上研究了单面干燥条件下受约束高强混凝土的早期开裂趋势.结果表明,高强混凝土水灰比越小,单面干燥条件下的早期自由收缩变形、弹性模量、受约束状态下的内部收缩应力增长越快,干燥表面越容易发生塑性收缩开裂,早期开裂趋势越明显.     

钢管膨胀混凝土收缩应变计算模型

在室内自然环境下对3个混凝土圆柱体进行长期收缩变形试验研究,并采用最小二乘法对试验数据进行非线性拟合分析,研究钢管混凝土收缩机理。在钢管混凝土收缩机理研究基础上提出钢管膨胀混凝土收缩应变计算模型。研究结果表明:掺合膨胀剂对素混凝土初期(1 0 0 d内)收缩应变抑制较大,对后期收缩应变影响较小;对钢管混凝土收缩应变初期(3 0 0 d内)影响较大,初期收缩应变几乎不变;钢管混凝土收缩应变主要是核心混凝土自发收缩产生的,自发收缩应变约为1×1 0-4;计算模型考虑了膨胀剂含量、混凝土强度等级、水泥品种和养护方法对核心混凝土收缩影响,该计算模型可预估钢管膨胀混凝土收缩变形规律。     

钢管混凝土劲性骨架拱桥收缩徐变影响理论研究

采用混凝土徐变理论、变形协调、中值理论及平衡条件,并考虑混凝土的弹性后效及受四周约束作用的徐变特性,导出了混凝土徐变、收缩引起的截面应力重分布的表达式。公式简单,应用方便,并对万县长江大桥收缩、徐变模型试验进行分析,所得结果与模型试验较为吻合,同时指出了影响该桥型应力的主要因素。     

钢-混凝土组合梁混凝土收缩徐变的增量微分方法

为深入了解混凝土收缩徐变对钢-混凝土组合梁力学性能的影响,采用随时间变化的换算弹性模量法建立了钢-混凝土组合梁混凝土收缩徐变的增量微分模型,得到了组合梁内力、挠度和钢-混凝土界面滑移的微分控制方程.根据边界条件,给出了内力、变形及钢-混凝土界面滑移等各项力学性能指标的闭合解.为验证增量微分方法的正确性,对试验梁和算例梁进行了跨中挠度-时间曲线、沿梁高应变分布及梁端钢-混凝土界面滑移的计算分析.计算结果表明,所建立的增量微分法与试验值和其他计算方法的计算结果吻合较好,可以有效地预测钢-混凝土组合梁的长期力学性能.     

预应力混凝土箱梁徐变效应的有限元分析

预应力混凝土收缩徐变一直是桥梁线形的一个重要影响因素,研究由徐变引起的上拱变化对线形影响是非常有意义的.文章提出了梁桥的收缩徐变计算表达式,分析徐变对单元的应力应变关系的影响,列出任意阶段混凝土徐变应变增量,最后以某高速铁路桥梁作为工程实例,分析了徐变效应对混凝土梁的影响.