混凝土收缩徐变效应分析共42页

武汉理工大学《高等桥梁结构理论》读书报告混凝土徐变收缩理论学院（系）：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：混凝土徐变收缩理论1 概述桥梁结构分析这门课程是研究生阶段的必修课，只有通过这门课的学习，我们才能对高等桥梁结构理论有所了解，摆脱本科阶段对桥梁设计和结构分析的困惑，也为我们以后的科学研究和参与实际项目做一些伏笔。

该门课程中我们主要学习了薄壁箱梁剪力滞效应、混凝土的徐变、收缩及温度效应理论、混凝土的强度、裂缝及刚度理论以及结合梁和大跨径桥梁计算理论等知识点。

本文主要为我对混凝土收缩徐变的一些理解和读书报告。

在20世纪初，混凝土的收缩徐变现象就被人们所发现，但是直到20世纪30代才引起人们的重视，开始对混凝土的收缩徐变展开研究。

经过大半个世纪对混凝土收缩徐变的试验研究和理论分析，人们已经掌握了大量的资料和经验，对混凝土收缩徐变的认识以及其对结构的影响效应的分析方法得到了很大发展。

目前为止，许多国家、组织都提出了关于混凝土收缩徐变效应的设计规范及计算理论和方法，但由于各国和组织对收缩徐变机理的认识有所不同，提出的混凝土收缩徐变计算表达式存在一定的差异，繁简各异，精度上也各不相同。

因此，混凝土收缩徐变的理论以及计算方法仍然处在发展阶段，还需要大量的研究和探讨。

2 混凝土收缩徐变基本概念和理论2.1 混凝土收缩徐变的定义混凝土是以水泥为主要胶结材料，拌合一定比例的砂、石和水，有时还加入少量的添加剂，经过搅拌、注模、振捣、养护等工序后，逐渐凝固硬化而成的人工混合材料。

各组成材料的成分、性质和相互比例，以及制备和硬化过程中各种条件和环境因素，都对混凝土的力学性能有不同程度的影响。

所以，混凝土比其它单一性结构材料（如钢、木等）具有更为复杂多变的力学性能，但它却是工程中最常用的建筑材料之一。

混凝土的收缩是指混凝土体内水泥凝胶体中游离水蒸发而使本身体积缩小的一种物理化学现象，它是一种不依赖于荷载而与时间、气候等因素有关的干燥变形。

探析钢混凝土组合梁桥收缩徐变问题1. 引言钢-混凝土组合梁是由混凝土板和钢梁通过剪力键连接而成的一种组合结构，具有自重轻、易于施工以及能够充分发挥混凝土和钢材的各自力学性能等优点，被广泛应用于现代桥梁和结构工程中。

由于钢-混凝土组合结构是由混凝土和钢材两种性质完全不同的材料紧密结合而成，随着时间的不断推移，混凝土的收缩徐变特性使得钢梁与混凝土翼板之间产生变形差异，导致组合结构产生应力重分布，使混凝土中的应力向钢梁转移。

同时，由于绝大部分组合梁结构均采用了柔性剪力连接键，在荷载的作用下，界面处将产生滑移，滑移效应将引起组合梁产生附加挠度，使组合梁的变形发生变化。

由于收缩徐变的影响，组合梁的界面滑移和竖向挠度都将随时间而变化。

因此，在设计中应对混凝土翼板的收缩徐变效应足够的重视，对组合结构收缩徐变效应的深入研究能够更好地指导设计，避免收缩徐变效应的不利影响，使结构具有更好的耐久性和适用性，同时也能降低成本。

2. 收缩徐变效应对结构的影响收缩徐变对桥梁结构的影响主要表现在以下几个方面：（1）在钢筋混凝土、预应力混凝土等配筋构件中，随时间而变化的混凝土徐变、收缩受到内部配筋的约束将导致内力的重分布。

预应力损失实际上也是预应力混凝土构件内力重分布的一种。

（2）预制的混凝土梁或钢梁与就地灌注的混凝土板组成的结合梁，将由于预制部件与现场浇筑部件之间不同的徐变、收缩值而导致内力的重分布。

同样，梁体的各组成部分具有不同的徐变、收缩特性亦将由于变形不同、相互制约而引起内力或应力的变化。

（3）外加强迫变形如支座沉降或支座标高调整所产生的约束内力，也将在混凝土徐变的过程中发生变化，部分约束内力将逐渐释放。

3. 钢-混凝土组合梁收缩徐变的研究现状钢梁与混凝土板通过剪力键连接，收缩徐变引起的钢梁与混凝土板之间的应力重分配过程比较复杂，进而会导致钢-混凝土组合梁表现出较为复杂的力学行为。

收缩和徐变是混凝土最不确定的力学特性，具有很大的离散性，而目前规范所采用的模型是建立在试验均值的基础上，不具有设计保证意义。

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。

武汉理工大学《高等桥梁结构理论》读书报告混凝土徐变收缩理论学院（系）：_____________________专业班级：_______________________学生姓名：_______________________学号：__________________________指导教师：_______________________混凝土徐变收缩理论1概述桥梁结构分析这门课程是研究生阶段的必修课，只有通过这门课的学习，我们才能对高等桥梁结构理论有所了解，摆脱本科阶段对桥梁设计和结构分析的困惑，也为我们以后的科学研究和参与实际项目做一些伏笔。

该门课程中我们主要学习了薄壁箱梁剪力滞效应、混凝土的徐变、收缩及温度效应理论、混凝土的强度、裂缝及刚度理论以及结合梁和大跨径桥梁计算理论等知识点。

本文主要为我对混凝土收缩徐变的一些理解和读书报告。

在20世纪初，混凝土的收缩徐变现象就被人们所发现，但是直到20世纪30代才引起人们的重视，开始对混凝土的收缩徐变展开研究。

经过大半个世纪对混凝土收缩徐变的试验研究和理论分析，人们已经掌握了大量的资料和经验，对混凝土收缩徐变的认识以及其对结构的影响效应的分析方法得到了很大发展。

目前为止，许多国家、组织都提出了关于混凝土收缩徐变效应的设计规范及计算理论和方法，但由于各国和组织对收缩徐变机理的认识有所不同，提出的混凝土收缩徐变计算表达式存在一定的差异，繁简各异，精度上也各不相同。

因此，混凝土收缩徐变的理论以及计算方法仍然处在发展阶段，还需要大量的研究和探讨。

2混凝土收缩徐变基本概念和理论2.1混凝土收缩徐变的定义混凝土是以水泥为主要胶结材料，拌合一定比例的砂、石和水，有时还加入少量的添加剂，经过搅拌、注模、振捣、养护等工序后，逐渐凝固硬化而成的人工混合材料。

各组成材料的成分、性质和相互比例，以及制备和硬化过程中各种条件和环境因素，都对混凝土的力学性能有不同程度的影响。

所以，混凝土比其它单一性结构材料（如钢、木等）具有更为复杂多变的力学性能，但它却是工程中最常用的建筑材料之一。

时间应变 图 1 在持续荷载及干燥作用下混凝土的变形曲线 混凝土的徐变和收缩性能唐义华摘要：徐变和收缩是混凝土在长期荷载作用下的固有特性。

混凝土的徐变是指在持续荷载作用下，混凝土结构的变形随时间不断增加的现象。

受拉和受扭混凝土虽然也能产生徐变，但混凝土的徐变通常是指受压徐变。

由非荷载因素引起的混凝土体积的缩小称为收缩。

本文对混凝土的徐变和收缩性能进行了阐述。

1 核心混凝土的徐变和收缩模型一般而言，长期荷载作用下混凝土的变形包括基本徐变、干燥徐变和收缩三部分[1]，如图1所示。

当混凝土置于不饱和空气中时，混凝土将因水分的散失而产生干缩现象，导致长期荷载作用下的混凝土产生Pickett 效应[1,2]，即当徐变和干缩同时发生时，其总变形要比相同条件下分别测得的徐变和干缩的总和要大。

就普通混凝土而言，其试验多数是在混凝土边干燥边受荷的情况下进行。

因此，普通混凝土的徐变通常包括基本徐变和干燥徐变两部分。

基本徐变是指混凝土在密闭条件下（与周围介质没有湿度交换）受持续荷载作用产生的徐变，从总徐变中减去基本徐变后的部分称为干燥徐变。

由于方钢管混凝土的核心混凝土被包围在钢管中，属于比较理想的密闭环境，由上述定义，可以认为方钢管混凝土的核心混凝土徐变属基本徐变，即不存在Pickett 效应。

在徐变过程中，由于混凝土弹性模量随龄期而增加，所以弹性变形逐渐减小。

因此，严格地说，徐变应看作是测定徐变时超过当时弹性应变的那个应变。

但不同龄期的弹性模量往往不进行测定，因此为简化起见，通常就将徐变看作是超过初始弹性应变的应变增量。

1.1 影响混凝土徐变和收缩的主要因素[1-5]影响混凝土徐变和收缩的因素很多，但归纳起来不外乎内部因素和外部因素两种。

（1）内部因素。

影响混凝土徐变和收缩的内部因素有水泥品种、骨料含量和水灰比等。

水泥品种对徐变的影响是就它对混凝土强度有影响这一点而言的。

在早龄期加荷的情况下，混凝土随龄期的增长其强度不断提高，导致实际应力比不断下降，而不同品种的混凝土其强度增长规律并不一致，从而影响到混凝土徐变量的大小。

混凝土的收缩与徐变1 混凝土的收缩混凝土在硬化过程中要发生体积变化，最大的变化是当混凝土在大气中或湿度较低的介质中硬化时产生的体积减小。

这种变形称为混凝土收缩。

一般认为，混凝土的收缩包括自生收缩、干燥收缩和碳化收缩，引起各种收缩的原因和机理可以解释为:1．自生收缩是在没有水分转移下的收缩，其原因是水泥水化物的体积小于参与水化的水泥和水的体积，因此，这是一种因水泥水化产生的固有收缩，对于普通混凝土来讲，自生收缩相对于干燥收缩微不足道，而对于高强混凝土来讲，由于其具有较高的水泥含量，因此，早期水泥水化所产生的自生收缩占总缩量的比重较大，应予以考虑。

2．干燥收缩的原因是混凝土内部水分的散失，需要指出的是，干燥开始时所损失的自由水不会引起混凝土的收缩，干燥收缩的主要原因是吸附水的消失。

3．碳化收缩是混凝土中水泥水化物与空气中的CO2发生化学反应的结果。

水泥水化物中的Ca(OH)2碳化成为CaCO3，碳化收缩的主要原因在于Ca(OH)2结晶体的溶解和CaCO3的沉淀。

碳化收缩的速度取决于混凝土的含水量、环境相对湿度和构件的尺寸，当空气中相对湿度为100%或小至25%时，碳化收缩停止。

碳化收缩是相对发现得较晚，因此，大多数干燥收缩的试验数据中包含了碳化收缩。

2混凝土的徐变2.1徐变现象徐变指在应力保持不变的条件下，混凝土的应变会随荷载持续时间的增长而增大的现象。

徐变可分为两种:基本徐变和干燥徐变。

基本徐变是指在常荷载作用下无水分转移时的体积改变；干燥徐变是指在常荷载作用下试件干燥时的时变变形。

总徐变=基本徐变+干燥徐变图1 混凝土徐变与时间的关系曲线图1为混凝土棱柱体试件受压徐变的试验曲线。

对试件施加某一荷载（本图为0.5c f ），在加载瞬间为竖直的直线，试件受压后立即产生瞬时的应变e ε，若保持应力不变，随荷载作用时间的增加，试件的变形继续增加，产生徐变cr ε。

在加载初期，徐变增长较快半年后徐变可达到总量的70%-80%。

城市工程109产 城混凝土收缩和徐变对高层建筑结构影响杨姁君中铁第五勘察设计院集团有限公司乌鲁木齐分院，新疆乌鲁木齐830000摘要：高层建筑结构的混凝土收缩、徐变及其对结构性能影响的控制和预计比较复杂，所以对高层建筑结构施工期间的混凝土收缩、徐变进行分析就显得非常关键。

现阶段主要是考虑施工阶段混凝土收缩、徐变对建筑结构的影响。

本文从施工阶段到使用20年后的高层建筑结构核心筒与框架的受力变化和竖向变形情况进行分析，探讨了混凝土收缩、徐变对高层建筑结构的影响。

关键词：混凝土；收缩；徐变；高层建筑；结构工程设计人员现阶段越来越关注混凝土收缩、徐变对工程结构的影响。

混凝土的收缩、徐变作为其基本特征，整个过程是漫长的，收缩变形在第一年基本上能达到极限收缩变形的70%-80%；徐变变形在前3-5年基本上能达到极限变形的50%-60%，变形过程在之后依然会持续超过20年。

长时间的竖向收缩变形和徐变变形会形成一定的累积效应，不仅会严重影响结构整体的内力分布情况，而且还会导致结构整体出现变形。

1 混凝土收缩的机理研究混凝土收缩属于物理化学现象之一，主要是因为混凝土内部水泥凝胶中的游离水发生蒸发，进而引起混凝土的自身体积缩小。

混凝土收缩与时间密切相关，与所受荷载无直接关系。

受碳化因素的影响，混凝土收缩的发展比较缓慢，而且持续时间较长，速度与时间两者之间表现为负相关。

按照具体的收缩机理可以将混凝土收缩分为碳化收缩、干燥收缩、自生收缩、塑性收缩。

碳化收缩具体是指当处于潮湿环境时，空气中的二氧化碳与混凝土中的水化物出现化学反应，增加混凝土质量，导致其体积收缩。

在二氧化碳浓度逐渐增高的过程中，碳化收缩速率会相应加快，除此之外，混凝土水灰比、含水量、结构形状、环境相对湿度均会对碳化收缩造成影响。

干燥收缩具体是指当处于干燥状态时，混凝土体积出现变化。

干燥过程中，结构内部的自由水逐渐损失，但是体积并未出现收缩，主要是因为吸附水消失所导致的。

混凝土含义
混凝土结构或者材料在长期恒定荷载作用下,变形随时间增长的现象称为徐变。

混凝土的徐变特性主要与时间参数有关，通常表现为前期增长较快，而后逐渐变缓，经过2年～5年后趋于稳定。

一般认为，引起混凝土徐变的原因：
①当作用在混凝土构件上的应力较小时，混凝土作为具有黏性流动性质的水泥凝胶体，在荷载长期作用下产生黏性流动；
②当作用在混凝土构件上的应力较大时，混凝土中的微裂缝在荷载长期作用下持续延伸和发展。

混凝土徐变原因
1）自身内部因素
①混凝土受力后，水泥石中的胶凝体产生的黏性流动（颗粒间的相对滑动)要延续较长的时间；
②骨料和水泥石结合面裂缝的持续发展；
③混凝土在本身重力作用下发生的塑性变形。

2)外部因素影响徐变的因素除与时间有关外,还与下列因素有关：
①应力条件；
②加荷龄期；
③周围环境；
④混凝土中水泥用量越多，徐变越大；③材料质量和级配好，弹性模量高，徐变小。

徐变的优缺点：
1）混凝土徐变的优点
混凝土的徐变会显著影响结构或构件的受力性能。

如局部应力集中可因徐变得到缓和,支座沉陷引起的应力也可由于徐变得到松弛，这对水工混凝土结构是有利的。

2）混凝土徐变的缺点
徐变使结构变形增大，其对结构不利的方面也不可忽视，如徐变可使受弯构件的挠度增大2倍～3倍，使长柱的附加偏心距增大，还会导致构件的预应力损失。