收缩徐变分析

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。

混凝土的徐变和收缩——钢筋混凝土非线性分析读书报告之一混凝土的徐变和收缩一． 混凝土的徐变1．概述长期荷载作用下，混凝土的应力保持不变，他的应变随着时间的增长而增大的现象叫做混凝土的徐变。

徐变有两部分组成：（1）基本徐变或称真实徐变，即在湿度平衡条件下产生的徐变值。

这是密封试件在荷载下实测的徐变值，主要和常值应力大小和时间有关。

（2）干缩徐变，这是受力试件和周围环境中湿度交换的结果，随时间而引起的变形。

干缩徐变区别于收缩，主要是收缩是混凝土在不受力情况下引起的体积变形。

混凝土在应力作用的当时（混凝土龄期为τ天）产生瞬时弹性应变εel ，随荷载作用时间（t ）的延续，徐变变形εcr 不断增长，经过一段时间后卸载，即时产生的弹性恢复变形εel ′<εel ，以后继续有徐变恢复又称弹性后效（迟后弹性变形）εel′′，但仍有残留的永久变形，称流动变形εcr ′。

如下图。

2．徐变应变值表达式 sd sb s εεε+=sh sb s εεεQ +=式中，εs ＝徐变总应变，εsb ＝基本徐变应变，εsd ＝干缩徐变应变，εsh ＝同一时期内的收缩应变，Q ＝系数，为常数值。

一般把未密封试件荷载所得随时间而增加的应变值，减去未受荷试件的相应的收缩应变值，即徐变应变。

时间（t ） 受荷混凝土时间－变形曲线3．混凝土徐变产生的原因（1）混凝土结硬以后，骨料之间的水泥浆的一部分变为完全弹性的结晶体，其他为填充在晶体间的凝胶体而具有黏性流动的性质。

水泥石在承受荷载的瞬间，结晶体和凝胶体共同受力。

然后，随着时间的推移，凝胶体由于粘性流动而逐渐卸载，此时晶体承受过多的外力，并产生弹性变形，从而使水泥石变形（混凝土徐变）增加，即由水泥凝胶体和水泥结晶体之间产生应力重分布所致。

（2）混凝土内部的微裂缝在荷载长期作用下不断增加，从而导致应变的增加。

在应力不大时，徐变以第一种原因为主；应力较大时，以第二种原因为主。

4．混凝土的徐变与混凝土应力大小的关系应力越大，徐变越大，随着混凝土应力的增加，混凝土的徐变将发生不同的情况。

1.1 国内外常用的收缩徐变预测模型1.1.1 ACI 模型1982年，美国混凝土协会在ACI-209R-82规范中推荐的收缩徐变模型采用了双曲线函数，考虑了混凝土的各种因素，且不区分弹性变形和塑性变形错误!未找到引用源。

徐变系数为：()()()()0.60.6,10t t t τϕτϕτ-=∞+- (0.1)()1234562.35K K K K K K ϕ∞=(0.2)式中：τ——加载龄期，要求7≥天，否则该公式不适用；t ——计算龄期；1K ——混凝土的加载龄期影响系数，10.11801.25K t -=；2K ——为环境相对湿度H 的影响系数，2 1.270.0067K H =-（当H ＞40%）；3K ——为混凝土构件平均厚度的影响系数；4K ——为混凝土稠度的影响系数，40.820.00264K S =+，S 为新鲜混凝土的坍塌度，以mm 计；5K ——为细骨料含量影响系数，50.880.0024K f =+，f 为细骨料()4.8mm <占总骨料分率；6K ——为空气含量影响系数，60.460.091c K A =+≥ c A ——为新鲜混凝土中空气含量的体积，以%计算。

收缩系数表达式为：()max ()()35sh sh t ttεε=+ (0.3)1.1.2 CEB-FIP （1978）模型(1)徐变错误!未找到引用源。

对于单轴受力的混凝土构件，在时刻τ受到大小为0σ的常应力的作用，在t时刻的徐变应变(),c t ετ表达式为：()()()0,,28c c t t E σετφτ=(0.4) ()()()(),,d d f f t t t αφτφβτβββτ⎡⎤=+-⎣⎦(0.5)式中，(,)d d t φβτ为可恢复的滞后弹性变形，[()()]f f t αβββτ-是不可恢复的流变变形，()f t αββ瞬时流变，()f αββτ是后继流变。

各项取值如下：0.4d φ=，()()()0.81/c c f f αβττ=-∞⎡⎤⎣⎦，()()0.01,0.7310.27t d t e τβτ--⎡⎤=-+⎣⎦()()0.730.73/ 5.27c c f f τττ∞=+，12f f f φφφ=+f1φ取决于相对湿度(%)λ：()3210.1110.00020.043 2.57 2.2f φλλλ=-+-(0.6)2f φ取决于名义厚度0()h mm ：0.5800.0442 1.12[1]h f e φ-=+，02cA h uγ= (0.7)式中：c A 为构件横截面面积（mm 2）；u 为构件截面暴露在空气中的周长（mm ）。

混凝土收缩徐变对桥梁的影响分析摘要:预应力混凝土连续梁桥发挥了连续梁和预应力的优势，使其桥梁本身与普通的钢筋混凝土连续梁桥以及钢筋混凝土简支梁桥相比，由于具有整体刚度大、桥梁变形小、桥面平缓、行车舒适等优点,因此被国内外广泛采用。

但在桥梁施工过程中，预应力混凝土的收缩、徐变对桥梁的结构内力和线形都有较大影响，二者均通过改变混凝土的应变影响其他材料的应力变化，从而发生应力重分布现象。

随着时间的推移结构在荷载不变的情况下，混凝土的变形会不断地增加，从而影响结构整体的内力、应力、挠度和变形、施工阶段立模标高的设定等等，后期易导致截面开裂、挠度过大等问题。

因此，为保证预应力桥梁的施工质量，需要对混凝土的收缩徐变影响进行分析。

关键词：混凝土的收缩、徐变一、混凝土徐变及其相关因素徐变，即在应力保持不变的情况下，其应变随时间的增加而增加的现象。

主要和以下几个因素有关：1、养护温度高、湿度大，徐变越小。

2、初始应力越大，徐变越大。

3、水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大。

4、受荷载作用时，龄期越早，徐变越大。

混凝土结构自身的工作性能，有很大一部分受徐变的影响。

在钢筋混凝土中，由于受混凝土徐变的影响，会使钢筋混凝土构件的变形增加，从而引起应力重分布。

二、混凝土收缩及其相关因素混凝土的收缩现象，其实是水泥中的化学成分与空气中的水发生化学反应，生成相应化合物的过程。

上述过程称为水泥的水化反应，在水化反应过程中，水泥的体积会减小，从而使混凝土发生收缩现象。

混凝土的收缩程度会随着时间增长而增长，也是一个和时间有关的函数关系。

从其收缩现象的本质来看，只要加快水泥的水化凝结反应，使其快速的完成这一过程，就可以有效的减小收缩的体积。

影响混凝土收缩的因素有：(1)水泥的品种：混凝土随着水泥强度的提高，其收缩值越大。

(2)水泥的用量：水泥和水灰比的增加会导致水化反应越来越多、持续时间越长，从而影响混凝土收缩值越大。

(3) 养护条件：在的养护过程中，随着混凝土周围温度和湿度的增加，水泥水化反应过程速率加快，从而影响混凝土收缩值减小。