混凝土收缩、徐变的计算理论
混凝土收缩、徐变计算
40 6 412 50 35500 55% 90 3650 48 1.6102235
m MPa mm MPa MPa d d MPa
( f cm )
5 .3 2.419108 ( f cm / f cm 0 ) 0.5
(t 0 )
1 0.3906999 0 . 1 ( t 0 / t 1 ) 0 .2
s2(t∞-ts)=
cs(t∞,t)=ε
cs(t∞,ts)-ε cs(t-ts)=
ε
cs(t∞,t)*μ
=
混凝土徐变系数终极值
构件l/4、l/2截面中心的平均压应力σ
pc=
立方体强度fcm=
混凝土收缩应变系数终极值
构件长度l= 理论厚度h= 混凝土标号fcu,k= 收缩开始时令期ts= 年平均湿度RH = 计算考虑时刻的令期t= 计算考虑终止的令期t∞= 立方体强度fcm= β
RH=1.55(1-(RH/RH0) 3
40 412 50 3 55% 90 3650 48
m mm MPa d d d MPa
) 1.2921188 β s1(t-ts)= 0.1201356
s2(t∞-ts)=
β ε ε ε ε
cs(t,ts)=ε cs(t∞,ts)=ε cso=ε
0.6167412 0.0004781 5.743E-05 0.0002949
ε (fcm)= 0.00037 (fcm)*β
RH=
cso*β
s1(t-ts)=
cso*β
s2(t∞-ts)=
cs(t∞,t)=ε
cs(t∞,ts)-ε cs(t-ts)= 0.0002374
32.4 f ck
混凝土徐变收缩
混凝土的收缩与徐变1 混凝土的收缩混凝土在硬化过程中要发生体积变化,最大的变化是当混凝土在大气中或湿度较低的介质中硬化时产生的体积减小。
这种变形称为混凝土收缩。
一般认为,混凝土的收缩包括自生收缩、干燥收缩和碳化收缩,引起各种收缩的原因和机理可以解释为:1.自生收缩是在没有水分转移下的收缩,其原因是水泥水化物的体积小于参与水化的水泥和水的体积,因此,这是一种因水泥水化产生的固有收缩,对于普通混凝土来讲,自生收缩相对于干燥收缩微不足道,而对于高强混凝土来讲,由于其具有较高的水泥含量,因此,早期水泥水化所产生的自生收缩占总缩量的比重较大,应予以考虑。
2.干燥收缩的原因是混凝土内部水分的散失,需要指出的是,干燥开始时所损失的自由水不会引起混凝土的收缩,干燥收缩的主要原因是吸附水的消失。
3.碳化收缩是混凝土中水泥水化物与空气中的CO2发生化学反应的结果。
水泥水化物中的Ca(OH)2碳化成为CaCO3,碳化收缩的主要原因在于Ca(OH)2结晶体的溶解和CaCO3的沉淀。
碳化收缩的速度取决于混凝土的含水量、环境相对湿度和构件的尺寸,当空气中相对湿度为100%或小至25%时,碳化收缩停止。
碳化收缩是相对发现得较晚,因此,大多数干燥收缩的试验数据中包含了碳化收缩。
2混凝土的徐变2.1徐变现象徐变指在应力保持不变的条件下,混凝土的应变会随荷载持续时间的增长而增大的现象。
徐变可分为两种:基本徐变和干燥徐变。
基本徐变是指在常荷载作用下无水分转移时的体积改变;干燥徐变是指在常荷载作用下试件干燥时的时变变形。
总徐变=基本徐变+干燥徐变图1 混凝土徐变与时间的关系曲线图1为混凝土棱柱体试件受压徐变的试验曲线。
对试件施加某一荷载(本图为0.5c f ),在加载瞬间为竖直的直线,试件受压后立即产生瞬时的应变e ε,若保持应力不变,随荷载作用时间的增加,试件的变形继续增加,产生徐变cr ε。
在加载初期,徐变增长较快半年后徐变可达到总量的70%-80%。
混凝土的徐变收缩理论
⑤指数函数表达式最有代表性的是老化理论表达式,也
称Dischinger法,假定不同加载龄期的徐变系数——龄期
曲线,可能由通过原点的徐变系数——龄期曲线的垂直平
移而得,即 (t, )
按指数形式可表达为
(t
,
t0
)
(
,
t
0
)
徐变速率
(t, ) (,0)e [1 e (t ) ]
这种表达式是F.Dischinger在1937年首先应用于复杂结 构分析而被称为Dischinger法。
这一定义是由美国ACI209委员会报告所建议的(1982年
版)。在该建议中,混凝土的标准加载龄期 ,对于潮
湿养护的混凝土为7天,对于蒸汽养护的混凝土为1~3天
t 从时刻 开始对混凝土作用单轴向单位应力,在时刻
所产生的总应变通常定义为徐变函数 J (t, ) 。对于上述两
种徐变系数的定义方法,徐变函数可分别表示为
(t, ) a ( ) d (t, ) f (t, )
式中:
a ( )—加载后最初几天产生的不可恢复的变形系数;
d (t, ) ——可恢复的弹性变形系数,或徐弹系数 f (t, ) ——不可恢复的流变系数,或徐塑系数
③Z.P.Bazant提出了由基本徐变和干燥徐变组成的徐变表
达式,称为BP模式,用徐变函数 J (t, , t0 )表示为总应变
徐变、收缩及其影响因素
(1) 徐变与收缩
徐变——当荷载作用在混凝土构件上,试件首先发生 瞬时弹性变形,随后,随时间缓慢地进一步增加变形。这 种缓慢增加的变形称为混凝土的徐变变形。
收缩——在无荷载情况下,混凝土构件随时间缓慢变 形,这种变形称为混凝土的收缩变形。 在实际混凝土结构中,徐变、收缩与温度应变是混杂在
CEB-FIP有关混凝土的收缩徐变模式和计算方法
有关混凝土的收缩徐变模式和计算方法很多,当前国内外常用的模式主要有:CEB -FIP 模式,BP -2模式,ACI -209模式以及F ·Tells 的解析法等。
CEB -FIP 模式是欧洲混凝土协会(CEB )和国际预应力混凝土协会(FIP )1978年建议的,为我国交通部公路预应力混凝土桥梁设计规范(1985)所采用。
它采用滞后弹性变形(可恢复的徐变)与塑性变形(不可恢复的徐变)相加的徐变系数表达式,并将塑性变形分为初始流变和延迟塑性变形两部分。
BP -2模式是美国的Z .P .Bazant 教授在对世界范围内庞大的实验数据经过最优拟合后而得出的徐变函数的数学表达式,他将徐变分为基本徐变和干燥徐变两大类。
ACI -209模式是美国混凝土协会建议的,徐变系数由五个系数相乘组成,但有几点不同于CEB -FIP 模式之处:(1)每个系数都有具体的数学表达式,易于电算;(2)更多更细致地考虑了混凝土的配合比;(3)不区分滞后弹性变形和塑性变形;(4)采用双曲线函数的时间系数。
一种徐变系数采用混凝土28天龄期的瞬时弹性应变定义,令时刻τ开始作用于混凝土的单轴向应力()t σ至时刻t 所产生的徐变为()c t ετ,,即:()()(),,28c t t Eτττσϕε=(2-1)欧洲混凝土委员会和国际预应力混凝土协会CEB-FIP 标准规范(1978及1990年版)及英国标准BS5400(1984年版)采用了这种定义。
2.CEB-FIP (1990)模型 徐变规范CEB-FIP (1990)模型建议的混凝土徐变系数的计算公式适用范围为:应力水平()c c 0/f t 0.4σ<,暴露在平均温度5-30度和平均相对湿度RH=40%-100%的环境中。
混凝土徐变系数为:()()()00c 0t,t ,t t t φφβ=∞-(4.2.2-5)()()()0c 0RH ,t f t φββφ∞=,()c f 16.76/β=()()0.200t 1/0.1t β=+()RH 1/3c 1RH /10010.12A /u φ-=+式中:()c f β——按混凝土抗压强度(2c f ,N/mm )计算的参数; ()0t β——取决于加载龄期(t 0,,天)的参数;RH φ——为取决于环境的参数。
混凝土收缩徐变时间
混凝土收缩徐变时间一、引言混凝土是一种常用的建筑材料,具有强度高、耐久性好等优点。
然而,在混凝土施工过程中,由于水分的蒸发、水化反应等原因,会产生收缩和徐变现象。
混凝土的收缩徐变时间是指混凝土在施工后开始收缩徐变的时间,对于工程的持久性和安全性至关重要。
本文将对混凝土收缩徐变时间进行探讨。
二、混凝土收缩和徐变的定义混凝土收缩是指混凝土在干燥或水化过程中,由于水分流失导致体积缩小的过程。
徐变是指混凝土在荷载作用下,由于内部应力的重新分布而导致体积变化的过程。
混凝土的收缩和徐变会直接影响结构的稳定性和使用性能。
三、影响混凝土收缩徐变时间的因素1. 材料因素•水灰比:水灰比越大,混凝土的收缩徐变时间越长。
•胶结材料特性:胶结材料中的胶凝材料对混凝土的收缩徐变有重要影响,不同类型的胶凝材料具有不同的收缩徐变特性。
•骨料类型:骨料的热胀冷缩系数不同,会影响混凝土的收缩徐变时间。
2. 外界环境因素•温度变化:温度变化会导致混凝土收缩或徐变,特别是在大幅温度变化的环境中,混凝土的收缩徐变时间会缩短。
•湿度变化:湿度变化也会影响混凝土的收缩徐变时间,干燥环境下混凝土的收缩徐变速度较快。
3. 结构设计因素•截面形状和尺寸:不同的截面形状和尺寸会影响混凝土的收缩徐变时间,截面越大,收缩徐变时间越长。
•配筋方式:合理的配筋方式可以改善混凝土的收缩徐变性能。
四、测量混凝土收缩徐变时间的方法1. 直接测量法直接测量法是通过在混凝土中安装变形测量仪器,测量混凝土的变形,从而得到混凝土的收缩徐变时间。
2. 间接测量法间接测量法是通过测量混凝土中一些影响混凝土收缩徐变的参数,如温度、湿度等,来推算混凝土的收缩徐变时间。
五、混凝土收缩徐变时间的控制措施1. 优化配合比合理的水灰比和胶结材料的选择可以减少混凝土的收缩徐变时间。
2. 控制施工环境控制施工环境的温度和湿度,避免极端的温度和湿度变化,可以减缓混凝土的收缩徐变。
3. 使用优质材料选择具有较低收缩徐变性能的胶凝材料和骨料,可以延缓混凝土的收缩徐变。
混凝土收缩徐变
武汉理工大学《高等桥梁结构理论》读书报告混凝土徐变收缩理论学院(系):专业班级:学生姓名:学号:指导教师:混凝土徐变收缩理论1 概述桥梁结构分析这门课程是研究生阶段的必修课,只有通过这门课的学习,我们才能对高等桥梁结构理论有所了解,摆脱本科阶段对桥梁设计和结构分析的困惑,也为我们以后的科学研究和参与实际项目做一些伏笔。
该门课程中我们主要学习了薄壁箱梁剪力滞效应、混凝土的徐变、收缩及温度效应理论、混凝土的强度、裂缝及刚度理论以及结合梁和大跨径桥梁计算理论等知识点。
本文主要为我对混凝土收缩徐变的一些理解和读书报告。
在20世纪初,混凝土的收缩徐变现象就被人们所发现,但是直到20世纪30代才引起人们的重视,开始对混凝土的收缩徐变展开研究。
经过大半个世纪对混凝土收缩徐变的试验研究和理论分析,人们已经掌握了大量的资料和经验,对混凝土收缩徐变的认识以及其对结构的影响效应的分析方法得到了很大发展。
目前为止,许多国家、组织都提出了关于混凝土收缩徐变效应的设计规范及计算理论和方法,但由于各国和组织对收缩徐变机理的认识有所不同,提出的混凝土收缩徐变计算表达式存在一定的差异,繁简各异,精度上也各不相同。
因此,混凝土收缩徐变的理论以及计算方法仍然处在发展阶段,还需要大量的研究和探讨。
2 混凝土收缩徐变基本概念和理论2.1 混凝土收缩徐变的定义混凝土是以水泥为主要胶结材料,拌合一定比例的砂、石和水,有时还加入少量的添加剂,经过搅拌、注模、振捣、养护等工序后,逐渐凝固硬化而成的人工混合材料。
各组成材料的成分、性质和相互比例,以及制备和硬化过程中各种条件和环境因素,都对混凝土的力学性能有不同程度的影响。
所以,混凝土比其它单一性结构材料(如钢、木等)具有更为复杂多变的力学性能,但它却是工程中最常用的建筑材料之一。
混凝土的收缩是指混凝土体内水泥凝胶体中游离水蒸发而使本身体积缩小的一种物理化学现象,它是一种不依赖于荷载而与时间、气候等因素有关的干燥变形。
混凝土徐变计算
混凝土徐变计算
混凝土徐变计算是建筑工程中非常重要的一项计算,它可以帮助工程师预测混凝土在长期使用过程中的变形情况,从而保证建筑物的稳定性和安全性。
混凝土徐变是指混凝土在长期荷载作用下,由于水泥胶体的缓慢收缩和水分的渗透,导致混凝土体积发生变化的现象。
这种变化虽然不会对混凝土的强度产生影响,但会对建筑物的整体稳定性和使用寿命产生影响。
混凝土徐变计算的方法主要有两种:一种是基于试验数据的经验公式计算,另一种是基于材料力学原理的理论计算。
其中,基于试验数据的经验公式计算方法简单易行,但精度较低,只适用于一些简单的工程;而基于材料力学原理的理论计算方法精度较高,但需要较为复杂的计算过程和较高的计算技术。
在混凝土徐变计算中,需要考虑的因素包括混凝土的材料性质、荷载大小和荷载时间等。
其中,混凝土的材料性质包括混凝土的弹性模量、泊松比、徐变系数等;荷载大小和荷载时间则直接影响混凝土的徐变程度。
混凝土徐变计算的结果可以帮助工程师预测混凝土在长期使用过程中的变形情况,从而制定相应的工程设计方案和施工方案。
同时,混凝土徐变计算也可以为建筑物的维护和保养提供重要的参考依据。
混凝土徐变计算是建筑工程中非常重要的一项计算,它可以帮助工程师预测混凝土在长期使用过程中的变形情况,从而保证建筑物的稳定性和安全性。
在实际工程中,我们应该根据具体情况选择合适的计算方法,并结合实际情况进行合理的计算和分析。
混凝土收缩徐变预测模型综述
建筑工程jian zhu gong cheng98混凝土收缩徐变预测模型综述◎陈一新 白艾伶摘要:混凝土的收缩、徐变是与时间相关的两个重要的物理力学性质,历来受到国内外研究者的普遍关注。
此文根据国内外对混凝土收缩徐变的研究,介绍了收缩徐变的相关概念,论述了混凝土收缩徐变的影响因素,混凝土收缩徐变的相关研究领域及发展前景。
并指出各种计算模式和分析方法的适用性与可行性,对实际工程中徐变的计算提供了一定的参考。
结合国内外研究资料指出徐变研究中尚需解决的问题,为进一步研究提供了新思路。
关键词:混凝土;收缩;徐变;预测模型收缩徐变是混凝土其材料固有的时变特性,伴随着时间的推移,对混凝土的耐久性和长期变形性能的影响也会愈加明显[1-3]。
如今,变形和裂缝是大跨度桥的常见问题,收缩徐变是混凝土产生上述问题的主要原因之一。
混凝土的收缩徐变机理十分复杂,其影响因素繁多,在做研究工作时不可能同时考虑到所有的条件,通常只能考虑到某些方面,因此建立确定性解析数学模型来描述混凝土收缩徐变特性的方法具有一定局限性。
一、收缩徐变的相关概念(一)收缩的相关概念混凝土收缩指的是混凝土在凝固过程的早期或者在其硬化的过程中体积出现缩小的。
混凝土收缩主要包括:塑性收缩、温度收缩、碳化收缩和干燥收缩。
引起各种收缩的原因和机理为:(1)塑性收缩(凝缩)指的是混凝土凝结末期的水化反应激烈,逐渐形成分子链,因而出现的体积明显减缩现象。
(2)温度收缩指的是混凝土在温度下降过程中而导致的收缩变形,称作冷缩。
(3)碳化收缩指的是混凝土中存在的水泥水化物与CO 2发生了相应的化学反应出现的结果。
(4)干燥收缩指的是混凝土在干燥时,混凝土中的水分发生变化而引起。
(二)徐变的相关概念混凝土徐变是混凝土在应力保持不变的情况下,混凝土的应变随时间增长的现象,影响徐变的因素大致可分为:相对空气湿度、混凝土龄期、构件厚度、尺寸效应、水灰比、环境温度、混凝土的集料以及强度等级等。
混凝土徐变及收缩
混凝土徐变混凝土徐变:混凝土在某一不变荷载的长期作用下(即,应力维持不变时), 其应变随时间而增长的现象。
1.产生徐变的主要原因:水泥胶体的塑性变形;混凝土内部微裂缝的持续发展。
2.影响徐变的因素:内在因素──砼组成成分和混凝土配合比;环境因素──养护及使用条件下的温湿度;应力条件──与初应力水平有关。
3.压应力与徐变的关系:σc≤0.5fc ── 线性徐变,具有收敛性;σc>0.5fc ── 非线性徐变,随时间、应力的增大呈现不稳定现象;σc>0.8fc ── 砼变形加速,裂缝不断地出现、扩展直至破坏(非收敛性徐变)。
一般地, 混凝土长期抗压强度取(0.75~0.8)fc徐变系数:φ=εcr/εce=ECεcr /σ。
4.徐变对构件受力性能的影响:在荷载长期作用下,受弯构件的挠度增加;细长柱的偏心距增大;预应力混凝土构件将产生预应力损失等。
2、什么是混凝土的徐变和收缩?影响混凝土徐变、收缩的主要因素有哪些?混凝土的徐变、收缩对结构构件有哪些影响?答:混凝土在长期不变荷载作用下,其应变随时间增长的现象,称为混凝土的徐变。
影响因素:⑴加荷时混凝土的龄期愈早,则徐变愈大。
⑵持续作用的应力越大,徐变也越大。
⑶水灰比大,水泥以及用量多,徐变大。
⑷使用高质量水泥以及强度和弹性模量高、级配好的集料(骨料),徐变小。
⑸混凝土工作环境的相对湿度低则徐变大,高温干燥环境下徐变将显著增大。
混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为混凝土的收缩。
影响因素:试验表明,水泥用量愈多、水灰比愈大,则混凝土收缩愈大;集料的弹性模量大、级配好,混凝土浇捣愈密实则收缩愈小。
同时,使用环境温度越大,收缩越小。
因此,加强混凝土的早期养护、减小水灰比、减少泥用量,加强振捣是减小混凝土收缩的有效措施。
当前国内外有关混凝土弹性模量、收缩、徐变计算几种常用的数学表达式
当前国内外有关混凝土弹性模量、收缩、徐变计算几种常用的数学表达式弹性模量的计算是混凝土工程中最重要的物理性能参数之一,其影响着混凝土结构的稳定性、强度和变形能力。
当前国内外普遍使用的有几种数学表达式来计算混凝土弹性模量。
其一是布塞模型,即混凝土弹性模量与混凝土密度、抗折强度有关,它由下面公式表达:E=0.6k-0.1Rρ2 。
其二是卡特模型,它基于混凝土工程实践发展出来的,公式为:E=1.2k-2.13R ρ-1.46 。
这两种模式在某种程度上都取得了成功,通常能够准确地确定混凝土的弹性模量。
在混凝土工程中,收缩和徐变对混凝土结构的抗应力性能影响很大。
国内外普遍使用的收缩计算公式为:ε1=α1(-T1+T2) 。
其中,T1,T2为样品油膨胀仪测得的初始温度和最终温度,α1为样品的塑性收缩系数,温度单位换算为℃或K。
此外,国外专家研究发现,高温时,混凝土的室温收缩主要受温度、水灰比、水分含量三个因素影响,其计算公式为:ε2=α2(1-α3 X-e) 。
其中,X为水灰比,e为水分含量,α2和α3为收缩因子,均取自混凝土配比表。
徐变是混凝土工程中最常见的应变形式之一,它可能出现在本构曲线的不同点。
根据混凝土工程中徐变的对象和类型,徐变公式分两种,即单轴拉伸时的徐变公式和多点徐变公式。
此外,多点徐变公式在相对湿度和环境温度等参数的变化方面更灵活一些:ε3=α4 X-e 。
其中,X为水灰比,e为水分含量,α4为徐变因子。
以上就是当前国内外混凝土弹性模量、收缩、徐变计算常用的几种数学表达式,它们反映了混凝土工程不同种类、不同状态下的性能评价情况,有助于解决混凝土工程实际应用中的技术难题,提高混凝土设计质量。
混凝土的收缩和徐变
混凝土的收缩和徐变混凝土的收缩是指在硬化过程中由于水分的蒸发和水泥胶的缩聚引起的体积变化。
由于混凝土中的水蒸发,水泥胶会收缩并产生内应力,导致混凝土体积减小。
混凝土的收缩可分为干缩、塌落缩和碱聚缩等不同类型。
干缩是指混凝土在硬化过程中由于水分蒸发引起的收缩。
混凝土中的水分会随着时间逐渐蒸发,使水泥胶变干并收缩。
干缩是混凝土中最常见的收缩类型,它会导致混凝土表面产生裂缝,并对混凝土的强度和耐久性产生影响。
塌落缩是指混凝土在施工过程中由于混凝土内部的颗粒重排引起的收缩。
当混凝土在浇筑后失去流动性,内部的颗粒开始沉积和重拍,导致体积减小。
塌落缩会导致混凝土的表面出现凹陷和坍塌现象,对混凝土的工作性能和外观质量有影响。
碱聚缩是指由于混凝土中硅酸盐反应和碱聚胶反应引起的收缩。
当混凝土中含有活性硅酸盐和高碱度材料时,可能会发生硅酸盐反应和碱聚胶反应,这些反应产生的产物会导致混凝土收缩。
碱聚缩会引起混凝土的内部应力增加,导致混凝土产生开裂和变形现象。
混凝土的徐变是指在长时间荷载作用下,混凝土会出现持久性形变现象。
徐变分为瞬时徐变和持久徐变两种类型。
瞬时徐变是指混凝土在短时间内承受荷载后产生的弹性形变。
混凝土中的水泥胶在荷载作用下会发生形变,但当荷载移除后,混凝土会恢复原来的形态。
瞬时徐变对混凝土结构的影响通常较小。
持久徐变是指混凝土在长时间荷载作用下产生的持续性形变。
混凝土的持久徐变主要由水泥胶的蠕变引起,当混凝土长时间承受荷载时,水泥胶会慢慢流动,导致混凝土产生持久形变。
持久徐变对混凝土结构的影响较大,可能会导致结构的变形和损坏。
混凝土的徐变性能
时间应变 图 1 在持续荷载及干燥作用下混凝土的变形曲线 混凝土的徐变和收缩性能唐义华摘要:徐变和收缩是混凝土在长期荷载作用下的固有特性。
混凝土的徐变是指在持续荷载作用下,混凝土结构的变形随时间不断增加的现象。
受拉和受扭混凝土虽然也能产生徐变,但混凝土的徐变通常是指受压徐变。
由非荷载因素引起的混凝土体积的缩小称为收缩。
本文对混凝土的徐变和收缩性能进行了阐述。
1 核心混凝土的徐变和收缩模型一般而言,长期荷载作用下混凝土的变形包括基本徐变、干燥徐变和收缩三部分[1],如图1所示。
当混凝土置于不饱和空气中时,混凝土将因水分的散失而产生干缩现象,导致长期荷载作用下的混凝土产生Pickett 效应[1,2],即当徐变和干缩同时发生时,其总变形要比相同条件下分别测得的徐变和干缩的总和要大。
就普通混凝土而言,其试验多数是在混凝土边干燥边受荷的情况下进行。
因此,普通混凝土的徐变通常包括基本徐变和干燥徐变两部分。
基本徐变是指混凝土在密闭条件下(与周围介质没有湿度交换)受持续荷载作用产生的徐变,从总徐变中减去基本徐变后的部分称为干燥徐变。
由于方钢管混凝土的核心混凝土被包围在钢管中,属于比较理想的密闭环境,由上述定义,可以认为方钢管混凝土的核心混凝土徐变属基本徐变,即不存在Pickett 效应。
在徐变过程中,由于混凝土弹性模量随龄期而增加,所以弹性变形逐渐减小。
因此,严格地说,徐变应看作是测定徐变时超过当时弹性应变的那个应变。
但不同龄期的弹性模量往往不进行测定,因此为简化起见,通常就将徐变看作是超过初始弹性应变的应变增量。
1.1 影响混凝土徐变和收缩的主要因素[1-5]影响混凝土徐变和收缩的因素很多,但归纳起来不外乎内部因素和外部因素两种。
(1)内部因素。
影响混凝土徐变和收缩的内部因素有水泥品种、骨料含量和水灰比等。
水泥品种对徐变的影响是就它对混凝土强度有影响这一点而言的。
在早龄期加荷的情况下,混凝土随龄期的增长其强度不断提高,导致实际应力比不断下降,而不同品种的混凝土其强度增长规律并不一致,从而影响到混凝土徐变量的大小。
徐变计算理论综述
加荷龄期无关, 且达到最终值比流动变形快, 并 增时, 有效模量法高估了徐变, 徐变率法低估了
假定不同加荷龄期的流动变形曲线是平行的, 徐变, 而迭加法的计算值略高于实际值。因此,
即流动速率与加载龄期无关。改进后的方法即 迭加法有很好的计算精度。因此, 在实际中应用
为弹性老化理论, 又称扩展迪辛格法。该方法比 哪种理论应根据实际情况选用。
函数分为三部分:弹性变形、滞后弹 性 变 形 和 塑 计算中有以下特征:当应力递减时 , 有 效 模 量 法
性 变 形(流 动 变 形)。 其 中 滞 后 弹 性 变 形 为 可 复 低估了徐变, 徐变率法高估了徐变, 而迭加法的
变形, 流动变形为不可复变形。滞后弹性变形与 计算值略低于实际值但基本 接 近; 而 在 应 力 递
对 老 混 凝 土 徐 变 规 律 的 描 述 与 实 际 不 太 吻 合 。 路学报,1998,10(11):4.
扩 展 迪 辛 格 法 改 进 了 对 长 期 徐 变 分 析 的 准 确 [2]A.M.Neville, W.H.Dilger, J.J.Brooks.Creep of
度, 但是低估了早期收缩地发展, 高估了加载后 plain and structure concrete [J].Construction
考虑混凝土徐变的影响, 折减后的弹性模量称 适用于应力部分减少和交替加卸荷的情况。同
为有效弹性模量。即:
适用与混凝土初期加载情况的老化理论而言,
继效流动理论则比较符合后期加载情况的徐变
计算。
2.6 整的有效模量法(AEMM)
该方法只有在两种情况下与试验结果较
该方法先由 Trost 提出, 后由 Bazant 发 展 ,
恢复等问题同样不太适用。
混凝土的徐变与收缩-读书报告2
混凝土的徐变和收缩——钢筋混凝土非线性分析读书报告之一混凝土的徐变和收缩摘要:混凝土梁在受力以后,各截面应力、应变值都在不断变化,而且这种变化是非线性的,尤其是混凝土收缩和徐变会持续几年,甚至是几十年,这对结构的影响是较大的。
本文对混凝土的徐变和收缩做了简要的分析和总结。
1 混凝土的徐变在荷载的持续作用下,混凝土的变形随时间不断增长的现象称为徐变。
徐变将有利于结构构件产生内(应)力重分布,减小大体积混凝土内的温度应力,减少收缩裂缝等,但会使构件挠度增大,引起预应力损失,在高应力长期作用下,甚至会导致构件破坏。
1.1下图显示了混凝土在不变轴向压应力作用下的徐变变形。
1.2 几个概念 徐变度:单位应力作用下的徐变变形。
影响徐变值的因素:水泥品种,骨料性质,水灰比,灰浆率,外加剂,掺合料以及加荷时混凝土龄期,应力水平,持荷时间,环境的温度和湿度,构件的形状和尺寸。
线性徐变:徐变和施加初应力基本上成正比。
徐变系数φ:徐变变形εcr 与弹性变形εel 之比,即el cr εεϕ/=(1.1)1.3施加应力水平对徐变的影响: 混凝土应力作用当时(混凝土龄期τ天) 瞬时弹性应变εel 荷载延续(t ) 徐变应变εcr (t ,τ)增长 即时弹性恢复变形ε´el <εel卸载 弹性后效(迟后弹性变形)ε´´el 永久变形(流动变形)ε´cr变形 时间 图1.1 混凝土在不变轴向压应力下的典型徐变曲线1.4 徐变计算理论 关于徐变的计算,有这些理论:有效模量法,老化理论(徐变率法),弹性徐变理论(叠加法),弹性老化理论(流动率法),继续流动理论等。
其中,最常应用的是弹性徐变理论。
(1) CEB-FIPMOSI 模式规范(1990)龄期为τ的混凝土中有应力σc (τ),则在t 时刻的徐变可按下式求得()()()τϕτστε,,t E t cc cr = (1.2) 式中 φ(t ,τ)——徐变系数;E c ——28天时的混凝土的弹性模量(2) 日本混凝土设计规范当混凝土徐变应变与弹性应变成比例(即混凝土应力小于抗压强度的40%)时,可用下式计算c cp ccE /σϕε'⋅=' (1.3) 式中 ε΄cc ——受压混凝土的徐变应变;φ——徐变系数σ΄cp ——作用的压应力E c ——弹性模量,取混凝土龄期28天的值1.5 高强混凝土的徐变性能在荷载长期作用下,混凝土抗压强度要低于短期加载下的强度。
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先天理论认为, 不同加载龄期 f 的混凝土徐变增长规律 都是一样的 。 已知加载龄期 r 的混凝 土徐变 曲线C(, 若 r t ) 则任意 加载龄期 f , 的混凝土徐变 曲线可由水平平行移动
得到
c t f) c( , ) ( , = ot fo () 2 根据先天理论 ,不 同加载龄期的徐变终值都是相 同的, 它忽略了混凝土的老化 影响,突 出了其遗传性。
23混 合理论 .
老化理 论考虑 了混凝土老化对徐变变形的影响, 而先天 理论 强调 了徐变变 形的遗传性 。 实际上, 混凝土在前期老化 特征十分 明显, 而后期则主要表现为遗传性 , 这一点 已被试 验所 证明【。 3 作为一种合理 的推论 , 以把老化理论与先天 ] 可 理论 相结合,形成一种混合理论 。根据混合理论 的特点,构 造任 意加 载时刻 f 的徐变度 Ct f 一 般有 以下两种形式 【 (。 ) ] ( )表达成龄期函数与时间发展 函数的乘积 1
1 1老化理论 . 按老化理论,不同加载龄期 f的徐变 曲线在任意时刻 t ( f) t 的徐变增长率都相同,而且 随加载龄期的增大, 徐变 将愈来愈小,在增大到一定值之后 ( 2 5 ) 如 _ 年 ,混凝土将不 会产生徐变 。如已知加载龄 期 f 的混凝土徐变基本 曲线 C ( 。 ) t f ,通过坐标系上的垂直平移即可得到任意加载龄期 f的混凝土徐变 曲线,即 c t f)c ( , - 。 f, ( , = ot fo c ( fo ) ) () 1 1 2先天理论 .
摘
要 :任意加荷 时刻 的徐变 度计算公 式 ,即通常所说 的混凝土徐 变理论 ,为积 分表达 式 ,求解 比较 困难 ,它 的解
决途径 大致有三种:1) 将本构方程 、平衡方程及几何协调方程都化为微分形式 ,对于简单情况可 以得到微分 方程 的解析解 ; 2)将本构关系的积分式子近似地 用代 数式表示 ,把问题化为带有初 应变的线 弹性解 ;3)为 了提高精度 ,采用 时间上 的逐步 计算法,分段予 以逼近 .此方法可用 于复杂受力的结构 。本文介绍 了徐 变计算理论的发展 历史 ,并通过钢筋混凝土轴压柱 算 例 比较 了不同收缩、徐 变计算方法 的异 同。 关键词: 混凝土:收缩:徐变: 计算方法
C t f) ( ) f t f) (, = f ’ (, () 3
式中 : ( ) f —— 龄期函数 ; f t f — —时间发展函数 。 (, ) 采用这种表达式 的有 B50,A 129 E- I 9 ) S40 C-0 ,CBFP(O 等。 ( )表达成若干性质互异的函数 2 c t f) r( ) f ( , ) f ( 。 ( 。 - f + dt f + ft f) () 4 式中: ——不可恢复的瞬时流动变形; f( ) f ( , —— 可恢复的滞后弹性变形 ; t f) f(, ) t f —— 不可恢复 的流塑性变形。 采用这种形式的有 CBFP E- I 模式规范 (98 ,我国 17 版) 的 《 路 钢 筋 混 凝 土 及 预 应 力 混 凝 土 桥 涵 设 计 规 范 公 (J 0 3 8 ) T T 2- 5 。 2 杆件 的徐变收缩效应计算方法 收缩 、 徐变效应的计算方法主要分为微分方程解法 、 代 数方程解决法和逐步计算方法 。 微分方程解法 , 需要引入 较 多假定, 对于简单情况能得到解析解, 代数方程法计算简单, 能与有限元结合进行逐步分析。 逐步计算方法是一种精度较 高的、 分段的逐步计算, 适用于复杂情况。 下面以钢筋混凝 土轴压构件的徐变应力计算为例子,分别介绍微分方程解 法、代数方程和逐步计算法。 2 I微分方程解法——修 正的迪辛格尔方法 . 众所周知,徐变率法 是格 莱维尔 (. .ln il )于 WHGavle 13 9 0年创立 的,由迪辛格尔 ( .i h n e )最早 用于混凝 F D s ig r 土结构分析的 【 在迪辛格尔方法 中, 5 ] 。 没有考虑滞 后的弹性 变形, 故与实际情况有较 大出入 。 于滞 后弹性变 形发展要 鉴 比流变快得多,为此,尼尔逊 (ile )建议把徐变 变形 Nesn £ 分为滞后弹性变形 £ 和瞬时流变 £ 。并把 £ 加到瞬 时 弹 性 变 形 £.中 去 , 形 成 所 谓 的修 正 迪 辛 格 尔 方 法
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C U t n h o y o o c e e h i k g n r e a t e r f C n r t S r a e a d C e po
中图分类号 :T 5 80 U 2 .1 1 徐 变计算 的基本理论 文献标识码 :A 文章编号 :1 7 — 7 2 (0 74 0 4 — 3 1 4 9 一2 0)— 2 6 0 6
徐变计算的基本理论主要分为老化理论、 先天理论 ( 又 称为继效理论 )和混合理论 ( 又称为弹性徐变理论 )] 【。 2