西南交大高等混凝土10 徐变效应课件.ppt

混凝土桥结构理论 向天宇 西南交通大学桥梁工程系 TelE-Mail: tyxiang@home.swjtu.edu.cn 第十章 混凝土结构的收缩徐变效应分析 1、混凝土收缩徐变基本概念 2、古典流变理论 3、CEB78模型与CEB90模型 4、徐变效应分析 5、结构时变效应分析的有限元方法 1、混凝土收缩徐变基本概念 收缩与徐变是混凝土固有的一种时变物理和力学行为，这一特性会导致混凝土结构变形不断增大以及产生较大的内力重分布，严重时，会危及到结构安全。 1、混凝土收缩徐变基本概念 帕劳共和国于1978年修建的科罗·巴岛桥为一跨中带绞的72m+241m+72m三跨预应力混凝土连续刚构桥梁。到1990年，该桥由于混凝土收缩徐变引起中跨跨中下挠达到1.2m。1996年对该桥进行了加固，加固后3个月桥梁垮塌 1963年建成的美国弗吉尼亚州的Randolph Tucker高中体育馆，其屋盖为30.5m×30.5m轻质混凝土双曲抛物面薄壳，1970年屋盖垮塌。事故原因调查结论是“设计对混凝土收缩徐变效应与几何非线性效应的共同作用考虑不足导致结构失稳破坏” 1、混凝土收缩徐变基本概念 混凝土收缩是指混凝土在空气中结硬时体积随着时间推移而不断减小的过程。混凝土出现收缩的主要机理包括：自收缩、干燥收缩与碳化收缩。所谓自收缩是指在没有水分转移下发生的收缩，其产生的原因是水泥水化物的体积小于参与水化反应的水和水泥的体积。当混凝土暴露在大气中，由于混凝土内部吸附水的散失，将出现干燥收缩。自收缩的量值要远远小于后期的干燥收缩，因而，在实际工程应用中，自收缩与干燥收缩在计算模型中一起考虑。碳化收缩是由于混凝土的水泥化合物与二氧化碳发生化学反应的结果 1、混凝土收缩徐变基本概念 徐变是指混凝土在持续应力作用下，其变形随着时间增长而不断增长的一种现象。徐变产生的根本原因可归结于混凝土的粘性特征。 1、混凝土收缩徐变基本概念 徐变可分基本徐变(Basic Creep)和干燥徐变(Drying Creep)。基本徐变是指混凝土与外界无水分交换条件下发生的徐变，一般密闭混凝土中只存在基本徐变。干燥徐变是指混凝土与外界有水分交换时发生的徐变，对于与外界环境直接接触的混凝土，徐变中既有基本徐变又有干燥徐变。 1、混凝土收缩徐变基本概念 当混凝土的压应力小于50%的极限抗压强度时，徐变为线性徐变。反之，当压应力高于50%的极限抗压强度时，将产生非线性徐变。对于实际工程结构，在正常使用情况下，都满足压应力小于50%极限抗压强度的条件。也即是说，在绝大部分工程应用中，只需考虑线性徐变。 1、混凝土收缩徐变基本概念 1、混凝土收缩徐变基本概念——影响收缩的主要因素 水泥品种 CEB90规范将水泥品种区分为慢干水泥、快干高强水泥和快干普通水泥 北美地区习惯于将水泥划分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ水泥 1、混凝土收缩徐变基本概念——影响收缩的主要因素 水灰比与含水量 1、混凝土收缩徐变基本概念——影响收缩的主要因素 1、混凝土收缩徐变基本概念——影响收缩的主要因素 骨料含量 骨料含量越大，收缩量越小 1、混凝土收缩徐变基本概念——影响收缩的主要因素 养护 延长潮湿养护可以延滞收缩发展进程 蒸汽养护可以减少收缩量 高压蒸汽养护可以显著减少收缩量 1、混凝土收缩徐变基本概念——影响收缩的主要因素 环境湿度 1、混凝土收缩徐变基本概念——影响徐变的主要因素 水泥种类 1、混凝土收缩徐变基本概念——影响徐变的主要因素 水灰比 1、混凝土收缩徐变基本概念——影响徐变的主要因素 1、混凝土收缩徐变基本概念——影响徐变的主要因素 骨料 1、混凝土收缩徐变基本概念——影响徐变的主要因素 1、混凝土收缩徐变基本概念——影响徐变的主要因素 1、混凝土收缩徐变基本概念——影响徐变的主要因素 养护条件 1、混凝土收缩徐变基本概念——影响徐变的主要因素 构件形状与尺寸 影响到混凝土与外界环境的湿度交换 1、混凝土收缩徐变基本概念——影响徐变的主要因素 环境湿度 2、古典徐变理论 与其它粘性材料，比如橡胶相比，混凝土的徐变有其独特的特点。对于橡胶这一类材料，其徐变系数方程只与时间间隔有关。而混凝土的徐变系数的描述依赖于两个变量，即加载龄期与时间间隔有关。这一特点是由于混凝土的老化或者熟化(Aging)引起。混凝土老化过程的研究，对于更清楚地认识混凝土的徐变行为有着重要的意义 2、古典流变理论 麦克斯韦模型 2、古典流变理论 麦克斯韦模型 2、古典流变理论 麦克斯韦模型 2、古典流变理论 开尔文模型 2、古典流变理论 开尔文模型 2、古典流变理论 伯格斯模型 2、古典流变理论 固化理论等现代徐变模型 2、