徐变对混凝土结构的影响

徐变对混凝土结构的影响

摘要：在荷载作用下的应变随时间逐渐增加是由徐变引起的，这种变化时长期作用的结果，但对结构的变形不可忽视，着重研究徐变对

混凝土的变性影响，包括有利影响和不利影响，以及在结构设计中的

重要性

关键词：徐变变形混凝土

正文：

混凝土在长期持续荷载作用下随时间增长的变形称为徐变。混凝

土的徐变在加荷早期增长较快，然后逐渐减慢，在若干年后增长很少。

一般在两年左右趋于稳定，三年左右徐变即告基本终止、徐变虽然是

一个长期的微变形，时间久了，变形量不可忽略。

徐变对结构产生的影响主要是使变形增大，使预应力混凝土的预

应力产生损失，使结构或构件产生内力重分布或表面应力重分布，以

及引起应力松弛等。

混凝土徐变的影响，在多数情况下是不利的，但徐变引起的内力

或应力重分布及应力松弛优势对结构有利。

国内建设的大量高层和超高层建筑近年来越来越多。在对深业物

流中心316m超高层建筑的施工模拟研究。考虑混凝土收缩徐变对结

构的影响,对结构在施工过程中和服役期间的受力状态进行了模拟分

析,理论上讲，混凝土徐变有利于高层建筑整体结构变形协调，并有

利于减缓整体结构的应力集中。所以，一般情况下，混凝土徐变对整

体结构承载力和稳定的影响较小，然而，对上部连梁和高层建筑中非结构构件的影响很大。由此，在高层、超高层钢筋混凝土结构混凝土徐变的影响，在结构设计中采取措施，来保证建筑质量和正常使用。利用有限元分析软件SAP2000,在精确模拟施工计算方法下,计算了考虑结构竖向变形量、竖向变形差以及框架梁的附加内力。计算结果表明:考虑弹性压缩以及混凝土收缩徐变时,结构竖向变形、变形差、附加内力都随楼层增加先增后减;考虑变形差后,框架梁近柱端剪力和弯矩减小了,近墙端剪力和跨中弯矩增大了。

对存在温度应力的结构，混凝土徐变徐变可能是温度应力降低。由于水化热的发展和随后的冷却使已受约束的大体积混凝土受到温暖循环变化的影响，大体积混凝土中的徐变本身很可能就是导致开裂的原因。大体积混凝土内温度的快速上升会使混凝土内部产生压应力，由于新浇筑的混凝土弹性模量很小，所以这个压应力也很小，以致于此时的徐变较大，从而使压应力得以释放。因此一旦发生冷却，正保持者的压应力就会逐渐消失。但如果混凝土进一步冷却，就会产生拉应力，由于徐变速率随龄期而减小，所以，甚至在温度降至略高于初始浇筑温度之前，就可能出现裂缝了。因此，对大体积混凝土内部温度升高必须加以控制

徐变变形有时数倍于弹性变形，而这对改变混凝土的应力状态是有利的，在静不定结构中，徐变可以消除由于收缩，支座移动引起的应力集中，在一些混凝土结构中，徐变可以使因不均匀收缩引起的内应力减小，因而亦能使裂缝减少。

但就结构的正常使用而言，徐变也是会有害的。

在宜宾江安长江公路大桥项目当中, 通过对混凝土徐变的研究，其作者运用大型有限元程序建立全桥模型,模拟了混凝土徐变对其挠度的影响。徐变根据实验以及计算机图表的得出，可能导致构件产生过大的挠度并导致其他使用性能出现问题，特别大跨度桥梁。大跨度连续钢构桥是对收缩徐变较为敏感的体系结构，对徐变效应的估算不足，会直接关系到节段施工中桥梁合拢，同时影响到桥梁的正常使用寿命、美观及最终导致过早的桥梁维修。而在桥梁的挠度监测中，徐变对主梁挠度的影响会持续10年，而且影响是巨大的，尤其是在前三年当中，三年之后逐渐的趋于稳定。

还有，例如，庞大的涡轮机基础是一种超静定的结构，由于徐变，将引起支座的不均匀沦陷，以及收缩引起的大梁倾角变化，就可能导致机器竖轴倾斜

在预应力混凝土结构中，徐变还会导致预应力损失，混凝土收缩徐变使预应力构件收缩，预应力筋缩短，从而引起预应力算是。在预应力混凝土连续梁桥中，混凝土的收缩徐变和预应力损失时相互影响的。混凝土的收缩徐变引起结构的预应力损失；反过来，预应力损失导致内力重分布，又会影响混凝土的收缩徐变。实际上，早期尝试施加预应力之所以全部失败真是由于徐变导致。

在钢筋混凝土柱中，徐变可能使荷载逐渐由混凝土转移到钢筋上，但钢筋一旦发生屈服，荷载的增加将都要由混凝土来承担，因此在破坏前，钢筋与混凝土的强度都要得到充分的利用

结束语：在建筑当中，我们也要努力避免徐变产生的不利影响，采取相关措施，例如，适当减少水泥用量和降低水灰比、增加混凝土骨料的含量、加强混凝土的养护、提高构件的混凝土强度、提高构件截面应力等。掌握徐变动的有利点，将其为提高建筑质量，保障工程安全所用。

参考资料：

《高校土木工程专业规划教材高层建筑结构设计》沈蒲生

《混凝土原理与技术》李玉寿

《混凝土的性能》A・M・内维尔

《山西建筑》杂志

中国知网《施工技术》