混凝土的收缩徐变分析

混凝土的收缩徐变

Q：这两个概念其实应该分开理解，但是由于平时总是放在一起念。所以有时候容易混淆二者差别。

徐变概念：在长期荷载作用下，混凝土的变形随时间而不断增大的的现象。

产生徐变的原因还没有定论，通常情况下可那么理解：

1.混凝土内部的水泥凝胶体在外荷载作用下产生粘性流动，把压力传递给集料，使集料的变形逐渐增大，而导致混凝土的变形。（应力较小是占主要作用）

2.混凝土内部的微裂缝在荷载长期作用下逐渐放大，形成宏裂缝。而导致混凝土变形。（应力较大时占主要作用）

影响混凝土徐变的主要因素：

1.长期作用应力的大小。

2.受荷时混凝土的龄期（硬化强度）。受荷时混凝土龄期越短，混凝土中尚未完全结硬的水泥胶体越多导致徐变越大。因此混凝土过早的受荷（即过早的拆除底板）对混凝土是不利的。

影响徐变其他因素：

1.混凝土组成。水灰比越大，水泥用量越多，徐变越大。

2.外部环境。养护温度越高，湿度越大，水泥水化作用越充分，徐变越小。

3.构件的体积与表面积。与水分的逸发有关。

收缩概念：混凝土在空气中结硬时，体积会缩小。

收缩比膨胀要大得多，所以一般只考虑收缩。

产生收缩的原因：1.水泥凝胶体本身体积减小（干缩） 2.混凝土失水（湿缩）

影响收缩主要因素：混凝土内部组成跟外部环境。

收缩应力机理：混凝土收缩导致体积有减小的趋势，但是结构约束会限制这个趋势。因此当自由收缩受到限制的时候，混凝土会产生拉应力。

在钢混结构中，收缩会使钢筋产生压应力，混凝土产生拉应力。如果结构截面配筋过多，有可能会导致收缩裂缝。

在预应力混凝土结构中，收缩会导致预应力失效。

得出结论：

1.徐变于桥梁结构使用阶段的外部荷载作用情况密切相关。外荷载产生的应力的大小将直接影响徐变的大小。由于桥梁在运行阶段所受到的应力一般大于0.5fc。所以结构徐变与应力呈非线形变化，因此徐变的问题属于非线形问题。

2.外荷载对徐变影响占主导作用，因此可近似理解为没有外荷载即不考虑徐变影响。而显然这种假设是不可能成立的。任何一个结构如果没有承受外荷载的能力即没有使用价值。

3.收缩可认为是混凝土即使是不受外荷载作用下，也能对结构产生很大影响的不利因子。因

为桥梁结构即使不受力（假设不加外载）它也会发生干缩或者湿缩。

Q：疑问：

1.为什么收缩会导致钢筋产生压应力？自由收缩时，是混凝土要收缩而结构不让，导致混凝土受拉产生拉应力，而既然混凝土的压缩变形受到了制止，为什么会对钢筋产生一个压应力呢？

2.以上影响收缩跟徐变都是通常所认为的因素。但是会不会有别的因素也起到了很大的作用而被我们忽略了呢？

A：对于wentao8401 兄的论述，我认为非常必要，收缩徐变的确是混凝土结构中十分重要的两种现象，然而其本质又十分复杂。

谈到徐变，就不能不说徐变次内力。07年同济大学博士入学考试中有这样一个题：

请问一次落架的斜拉桥中是否存在徐变次内力？

就此问题我请教过多个博士师兄，他们都认为没有，理由是一次落架的结构不存在体系转换，即使是高次超静定的斜拉桥结构。该问题中容易混淆的两个概念是徐变力和徐变次内力，在徐变存在的情况下，因为结构的多余约束而产生的力是徐变次内力。而因为徐变使得结构内力变化的那部分力是徐变内力，徐变内力的原因是徐变，徐变次内力的原因是结构的多余约束。

对于第一个问题，我认为其实wentao8401 兄已经自己给出了解释，正是因为混凝土收缩对钢筋产生压应力，钢筋对混凝土才产生拉应力，这是一种作用与反作用的现象。

对兄台提出的第二个问题实在无力解答。

A："就此问题我请教过多个博士师兄，他们都认为没有，理由是一次落架的结构不存在体系转换，即使是高次超静定的斜拉桥结构"

那么兄台到底是怎么认为的呢？也是跟你师兄他们的看法是一样的吗？

不过看你后面的解释又象是认为一次落架会产生徐变次内力。就象你说的，徐变次内力其实就是桥梁工程里常说的附加内力的一部分。包括收缩、徐变、沉降甚至温度影响超静定结构的时候会使多余约束处产生反力。那么假如一次落架的是多次超静定体系桥梁，那么肯定会产生徐变次内力的，不是吗？

望指教！

A：关于收缩徐变谈谈个人观点，可能与主题不符，也可能不对，全凭感觉：

1.徐变就是徐变，与收缩不同。只有在混凝土结构受力状态下，徐变才持续产生。收缩是混凝土内晶体结合而引起体积缩小，有力没力都会产生。

2.只所以将收缩徐变合在一起，我想是应为它们产生的效应方向是一致的。正如老规范一样，收缩相当与降温10°，徐变20°左右一样。

3.对于超静定结构，一定要注意采取措施减少收缩徐变效应，否则会产生意想不到的后果。

4.正是由于收缩徐变在一定条件下不收敛，所以规范规定压应力不得大于0.5倍抗压强度。所以我一直有这样一个观点，控制压应力比控制拉应力更重要。

（顺便有个问题，此时的压应力是哪种组合下的？我一般取标准组合下的，这样就导致好多结构拉应力很容易控制，而压应力却很难满足）

5.有些软件会提供收徐一次内力，这个是没有意义的，它是指结构自由变形时的位移对应的内力，而超静定不可能允许结构自由变形。对结构起作用的时收徐次内力，正如楼上有位仁兄所说两者是一回事。

6.控制收徐措施除楼主所述的因素外，还要注意混凝土受力时龄期、温度，必要时要顶推以预先消除收徐影响。

纯属个人观点，没有参考资料，看看就可以了。还请多多指正，在此先谢过了。