混凝土結(jié)構(gòu)的時(shí)效變形及受剪性能試驗(yàn)與理論研究.pdf

1、本文主要結(jié)合“十一五”交通部科技攻關(guān)重大專(zhuān)項(xiàng)(200631800001)“蘇通大橋268米大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋工程關(guān)鍵技術(shù)研究”、江蘇省交通科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目(05Y02)“蘇通大橋輔橋連續(xù)剛構(gòu)收縮徐變及其影響研究”的研究工作,針對(duì)大跨徑箱梁橋普遍存在的腹板斜裂縫和跨中下?lián)喜『?從混凝土結(jié)構(gòu)的時(shí)效變形和受剪性能兩方面著手研究。
　　 (1)收縮徐變模型研究。鑒于目前常用的收縮徐變模型大都基于以往的普通混凝土試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)回歸得到,它們對(duì)高強(qiáng)

2、高性能混凝土的適用性值得研究。本文提出兩種確定收縮徐變模型的方法:①針對(duì)特定的混凝土,開(kāi)展混凝土收縮徐變?nèi)龑哟卧囼?yàn),得到并驗(yàn)證提出的修正模型;②對(duì)于沒(méi)有開(kāi)展短期試驗(yàn)的混凝士結(jié)構(gòu),建立合理強(qiáng)度范圍的收縮徐變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)常用模型進(jìn)行評(píng)估修正,可以提高計(jì)算結(jié)構(gòu)時(shí)變效應(yīng)的精度。
　　 (2)本文提出了混凝土收縮徐變?nèi)龑哟卧囼?yàn)方法(結(jié)合材料層次試驗(yàn)得到的修正收縮徐變模型,再通過(guò)構(gòu)件層次和結(jié)構(gòu)層次的試驗(yàn)來(lái)校驗(yàn)修正模型)。將實(shí)測(cè)值與常用幾種

3、預(yù)測(cè)模型進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn),修正模型能夠較好地描述蘇通大橋連續(xù)剛構(gòu)所用高強(qiáng)高性能混凝土的收縮徐變特性?；谌龑哟卧囼?yàn)得到的修正收縮徐變模型,對(duì)蘇通大橋連續(xù)剛構(gòu)的時(shí)變效應(yīng)進(jìn)行了分析,并將計(jì)算結(jié)果同施工階段的實(shí)測(cè)值進(jìn)行了比較,吻合較好。
　　 (3)針對(duì)配筋混凝土收縮徐變?cè)囼?yàn),推導(dǎo)了配筋對(duì)收縮徐變的約束影響系數(shù),并和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較,理論與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,進(jìn)一步驗(yàn)證了材料層次提出的修正收縮徐變模型。
　　 (4)本文廣泛收集

4、國(guó)內(nèi)外收縮徐變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù),建立了數(shù)據(jù)庫(kù)?；谑湛s徐變數(shù)據(jù)庫(kù),采用殘差法、B3變異系數(shù)法及CEB變異系數(shù)法,對(duì)現(xiàn)行橋規(guī)采用的CEB-FIP90模型進(jìn)行評(píng)估,并提出了修正收縮徐變模型。
　　 (5)考慮收縮徐變模型的不確定性系數(shù)、管道每米局部偏差κ和預(yù)應(yīng)力筋與塑料波紋管道的摩擦系數(shù)μ(調(diào)研統(tǒng)計(jì))等9個(gè)因素的隨機(jī)性,對(duì)蘇通大橋連續(xù)剛構(gòu)時(shí)變效應(yīng)的不確定性和敏感性展開(kāi)了分析,得到了該橋跨中具有95％置信率的長(zhǎng)期變形區(qū)間。由敏感性分析的結(jié)果可

5、知,在所考慮的9個(gè)因素中,對(duì)跨中長(zhǎng)期變形影響較大的是收縮徐變不確定性系數(shù),環(huán)境的相對(duì)濕度及摩阻損失的κ值。
　　 (6)鑒于目前大跨徑箱梁橋的跨中下?lián)虾透拱逍绷芽p病害常常是“并發(fā)癥”,本文認(rèn)為,薄腹箱梁斜向開(kāi)裂后的剪切變形是跨中下?lián)线^(guò)大的主要原岡之一。本文開(kāi)展了5根混凝土梁(3根薄腹T梁和2根矩形梁)的受剪性能試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)薄腹T梁在出現(xiàn)斜裂縫之后的剪切變形不容忽視。提出基于B區(qū)和D區(qū)劃分的受剪性能分析方法,推導(dǎo)了斜裂縫出現(xiàn)之后梁的

6、剪切剛度計(jì)算公式,瞬時(shí)與長(zhǎng)期剪切變形的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范及橋規(guī)計(jì)算的變形存在低估斜向開(kāi)裂梁變形的危險(xiǎn)。最后根據(jù)參數(shù)分析結(jié)果,給出了需要考慮剪切變形影響的梁跨高比和剪跨比范圍。
　　 (7)首先基于MCFT理論,考慮斜裂縫之間混凝土拉應(yīng)力對(duì)抗剪的影響,通過(guò)合理簡(jiǎn)化,得到斜壓桿角度的計(jì)算公式,相比MCFT方法,無(wú)需迭代計(jì)算?？紤]了斜向開(kāi)裂混凝土斜壓桿受壓和受拉相互影響的力學(xué)特性,編制了計(jì)算有腹筋鋼筋混凝

7、土梁抗剪強(qiáng)度的計(jì)算程序。最后推導(dǎo)了有腹筋鋼筋混凝土梁抗剪強(qiáng)度的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。建立了209根矩形梁的剪切破壞試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù),采用統(tǒng)計(jì)特征值、缺陷點(diǎn)數(shù)法等,對(duì)本文提出的方法及四種規(guī)范方法進(jìn)行了評(píng)估,結(jié)果表明本文提出的方法較好。
　　 最后,根據(jù)對(duì)已出現(xiàn)病害的大跨徑箱梁橋結(jié)構(gòu)特性的調(diào)查分析,從高跨比、腹板及配筋設(shè)計(jì)、縱向預(yù)應(yīng)力束設(shè)計(jì)、下?lián)显蛲蒲莸确矫鎸?duì)箱梁橋進(jìn)行了研究分析。針對(duì)上述質(zhì)量通病,可通過(guò)設(shè)置后期備用束得以改善,本文提出備用束的