折线先张及曲线后张预应力混凝土梁徐变性能研究

摘要

折线配筋先张法施工工艺与曲线配筋后张法及直线配筋先张法等工艺相比具有很多明显的优越性，在工程中的推广应用可以带来良好的社会效益和经济效益。桥梁工程中，构件在荷载作用下的长期变形一直是工程界十分关注的问题，选取准确适当的混凝土徐变数据，对预应力混凝土桥至关重要。本文结合国家自然科学基金资助项目“HRB500级钢筋混凝土构件受力性能的研究”(NO.50578148)及河南省交通厅资助项目“折线配筋预应力混凝土先张梁成套技术研究”(NO.2005P338)，对配500MPa钢筋的3根折线先张及1根曲线后张预应力混凝土简支梁在长期荷载作用下跨中应变、跨中挠度进行观测，借助实测数据及大型有限元分析软件以徐变应变、徐变挠度、徐变系数等时随特征参数为研究对象，主要做了以下几方面工作：
　　 (1)对混凝土徐变特点、产生机理进行了较全面阐述，结合目前对混凝土力学行为分析的进展，阐述了目前国内外进行混凝土徐变效应分析的基础理论及其常用徐变预测模型，指出了目前徐变效应分析时预测模型选取的思路。
　　 (2)在配500MPa钢筋的3根折线先张及1根曲线后张预应力混凝土简支梁长期荷载作用下跨中应变、跨中挠度等实测徐变数据基础上，对徐变应变、徐变挠度、徐变系数等时随特征参数进行研究分析，建立了折线先张与曲线后张预应力混凝土梁徐变应变系数及徐变挠度系数计算公式。
　　 (3)借助大型有限元分析软件在线性徐变理论基础上，借助金属蠕变本构关系实现了恒载长期作用下预应力混凝土梁徐变效应分析，并同试验实测结果进行了对比分析。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 折线先张及曲线后张预应力混凝土梁的特点

1.1.2 折线先张及曲线后张预应力混凝土梁应用及研究现状

1.1.3 本文研究的必要性

1.2 国内外徐变研究的历史及现状

1.2.1 国外对徐变研究的历史及现状

1.2.2 国内对徐变研究的历史及现状

1.3 本文主要内容

2 混凝土徐变基本理论及计算方法

2.1 概述

2.2 影响混凝土徐变的主要因素

2.2.1 水泥品种

2.2.2 骨料

2.2.3 养护条件

2.2.4 振捣

2.2.5 构件尺寸

2.2.6 工作环境温湿度

2.2.7 加载龄期和持荷时间

2.3 混凝土徐变计算理论

2.3.1 老化理论

2.3.2 先天理论

2.3.3 混合理论

2.3.4 弹性老化理论

2.3.5 继效流动理论

2.4 常用混凝土徐变计算模型

2.4.1 中国建科院模犁(1986)

2.4.2 CEB-FIP MC90(1990)模型

2.4.3 ACI-209系列模型

2.4.4 AASHTO模型

2.4.5 G-Z模犁

2.4.6 GL2000模型

2.5 本章小结

3 试验设计及试验梁制作

3.1 试验设计

3.1.1 截面形式及配筋设计

3.1.2 混凝土原材料及配合比设计

3.2 试验梁制作

3.2.1 折线先张预应力混凝土梁制作

3.2.2 曲线后张预应力梁制作

3.3 混凝土及钢绞线应力监测

3.3.1 施工阶段混凝土与钢绞线应力监测

3.3.2 钢绞线预应力损失分析

3.4 本章小结

4 试验研究及分析

4.1 实验环境及加载与量测方案

4.1.1 试验环境

4.1.2 加载与量测方案

4.2 徐变应变分析

4.2.1 平截面假定验证

4.2.2 跨中上缘徐变应变分析

4.2.3 徐变应变系数研究

4.2.4 徐变系数公式拟合及其与规范对比

4.3 徐变挠度分析

4.3.1 徐变挠度分析

4.3.2 徐变挠度系数研究

4.3.3 徐变挠度系数计算公式及其与实测值对比

4.4 基于工程应用的徐变系数计算公式

4.5 本章小结

5 预应力混凝土梁徐变效应有限元分析

5.1 概述

5.2 徐变模拟的实现

5.2.1 金属蠕变介绍

5.2.2 蠕变方程选取

5.2.3 材料常数的确定及分段拟合[51]

5.3 有限元模型建立与求解

5.3.1 单元及材料参数定义

5.3.2 模型生成及荷载、约束施加

5.3.3 求解控制设置

5.4 徐变挠度分析

5.4.1 有限元计算结果分析

5.4.2 有限元计算结果与实测值对比

5.5 与时间相关的预应力损失分析

5.5.1 常用规范计算方法

5.5.2 有限元计算结果

5.5.3 计算结果对比分析

5.6 本章小结

6 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所发表的学术论文