早齡期混凝土橋梁時(shí)變耦合效應(yīng)研究.pdf

1、混凝土橋梁收縮、徐變和溫度效應(yīng)等時(shí)變效應(yīng)可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂和影響結(jié)構(gòu)長期性能，且此類作用具有隨時(shí)間變化特性。國內(nèi)外學(xué)者已對混凝土橋梁時(shí)變效應(yīng)進(jìn)行了大量研究，由于收縮和徐變等受到諸多因素影響，其機(jī)理理論尚未完全達(dá)成共識(shí)。同時(shí)混凝土橋梁時(shí)變效應(yīng)之間相互影響存在一定的耦合關(guān)系。目前，對混凝土橋梁時(shí)變效應(yīng)單獨(dú)考慮的簡化分析與橋梁工程實(shí)際不完全相符，并存在一定誤差。因此，有必要對混凝土橋梁時(shí)變效應(yīng)及其耦合作用展開研究。
　　本文研究目的：混凝土

2、收縮和徐變影響因素的敏感性；日氣溫變化環(huán)境下早齡期混凝土收縮應(yīng)變時(shí)變行為；混凝土箱梁水化熱溫度場和應(yīng)變隨齡期演變特性；早齡期混凝土箱梁收縮、徐變與溫度效應(yīng)等耦合作用。
　　通過文獻(xiàn)回顧和國內(nèi)外研究進(jìn)展分析指引研究工作，本文研究思想和方法以及主要成果分別為：
　?。?）研究混凝土收縮和徐變各項(xiàng)影響因素的作用機(jī)理及影響規(guī)律，基于主成分分析法進(jìn)行混凝土收縮和徐變影響因素敏感性分析得出主要影響因素。主要結(jié)論：混凝土收縮主要影響因素包

3、含養(yǎng)護(hù)濕度、養(yǎng)護(hù)結(jié)束齡期和環(huán)境濕度等。混凝土徐變主要影響因素包含水泥用量、集料含量、水灰比和構(gòu)件有效厚度等。
　　（2）通過獨(dú)創(chuàng)性的連續(xù)變溫下早齡期混凝土試件收縮應(yīng)變隨時(shí)間變化室內(nèi)試驗(yàn)，建立混凝土試件應(yīng)變隨時(shí)間和溫度變化數(shù)值模型，與恒溫試驗(yàn)對比分析，探討在日氣溫連續(xù)變化影響下早齡期混凝土收縮應(yīng)變時(shí)變行為。主要結(jié)論：在日氣溫變化的升溫和降溫過程中，早齡期（3d內(nèi)）混凝土均數(shù)次出現(xiàn)量級達(dá)100×10-6的劇烈收縮。隨著混凝土齡期增長和

4、水泥水化程度提高，相同環(huán)境溫濕度條件下，混凝土收縮應(yīng)變減小、膨脹應(yīng)變增大。
　?。?）基于預(yù)制梁場混凝土箱梁水化熱溫度應(yīng)變現(xiàn)場試驗(yàn)，觀測箱梁水化熱溫度及應(yīng)變數(shù)據(jù)，分析早齡期混凝土箱梁水化熱溫度場及應(yīng)變隨齡期變化特性。主要結(jié)論：早齡期箱梁混凝土內(nèi)部溫度變化大體呈現(xiàn)出正余弦規(guī)律，且隨齡期增長混凝土內(nèi)部溫度趨同于環(huán)境溫度。120h齡期內(nèi)跨中斷面混凝土內(nèi)部溫度整體上高于環(huán)境溫度。相對于梁端斷面，跨中斷面較少受到環(huán)境影響。早齡期混凝土箱梁跨

5、中斷面與梁端斷面底板中心均呈現(xiàn)壓應(yīng)變，而且應(yīng)變值隨齡期逐漸增大。
　　（4）經(jīng)影響參數(shù)和計(jì)算精度等方面綜合分析，選取適宜的混凝土橋梁收縮和徐變預(yù)測模型?；趹?yīng)力與應(yīng)變增量關(guān)系、混凝土收縮預(yù)測 B3模型及微預(yù)應(yīng)力—固化徐變理論等方法和理論，建立混凝土箱梁時(shí)變效應(yīng)耦合作用本構(gòu)關(guān)系有限元模型子程序，并利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證標(biāo)定。以此為核心建立混凝土箱梁收縮徐變與溫度效應(yīng)耦合作用有限元數(shù)值模型，分析早齡期混凝土箱梁收縮徐變和溫度耦合效應(yīng)；對

6、比 B3模型與現(xiàn)行公路橋規(guī)模型用于早齡期混凝土箱梁時(shí)變效應(yīng)耦合分析的精確性；探討各影響因素對早齡期混凝土箱梁應(yīng)變作用規(guī)律。主要結(jié)論：在滿足現(xiàn)行公路橋規(guī)要求基礎(chǔ)上，混凝土橋梁收縮和徐變預(yù)測計(jì)算應(yīng)首選B3（1995）模型和GL2000模型進(jìn)一步精確分析。早齡期混凝土箱梁收縮、徐變和溫度效應(yīng)耦合作用應(yīng)變計(jì)算值與試驗(yàn)數(shù)據(jù)較為一致，而溫度彈性應(yīng)變計(jì)算值相差較大?；诂F(xiàn)行公路橋規(guī)模型的早齡期混凝土箱梁時(shí)變效應(yīng)耦合應(yīng)變大于試驗(yàn)數(shù)據(jù)和B3模型耦合效應(yīng)，