浅析等强条件下混凝土收缩徐变试验研究与现场监测
浅析等强条件下混凝土收缩徐变试验研究与现场监测 【摘要】熟悉并掌握混凝土收缩徐变特性,有利于提高混凝土结构 的施工质量。本文探讨了混凝土收缩徐变特性的影响因素,分析了混凝土 收缩徐变特性影响因素参数,找出不同参数对收缩徐变特性的影响规律, 在混凝土结构施工的设计和实施方面有着重要的指导意义,期望能给人们 提供一定的参考和借鉴。 【关键词】混凝土;收缩徐变;影响因素;变参数分析 当前,我国社会经济的发展对公路的要求越来越高,许多原有的公路 已经不适应当前的交通量了,路面过窄,路况过差,这都是当前公路交通 中出现的问题,那么,拓宽路面和翻新加固就成为了目前公路交通的重要 任务。而桥梁拓宽也是其中的一个重要环节,那么新旧混凝土梁的横向拼 接就是他们主要进行的工作。 1收缩徐变效应 桥梁拓宽过程中会涉及到梁的横向拼接问题,对于普通混凝土梁来 说,在进行横向拼接时,水平面内主梁的长期效应是收缩徐变所引起的。 但是,旧梁在使用多年以后,混凝土原有的收缩徐变已经完成,而进行拼 接时,新梁的混凝土是新的,所以其收缩徐变还在进行中,而拼接之后新 梁的混凝土徐变所引起的梁体变形会受到横向钢筋的约束,则结果就会导 致新旧梁内力重分布现象的出现。新梁收缩一定会在旧梁内产生压应力, 也就是给旧梁添加了预应力,这对旧梁来说是有利受力,但是新梁则会呈 现一种受拉力的状态,而且这一时期混凝土收缩力还在进行,所以很容易 因为拉力过大而产生收缩裂缝。所以,我们在进行横向拼接时,一定要充 分考虑收缩徐变效应。 在新旧梁成功拼接之后,新梁会产生收缩效应,但是在旧梁和梁端皎 的约束下,旧梁会受到压力,因此,我们可以用弹性力学中的理论对新旧 梁的受力状况进行分析,并且假设新旧梁上没有车辆的重量,没有物体在 新旧梁接触面上滑动。新旧梁在拼接之后,新旧梁会同步发生挠曲变形。 在排除自重以及车重情况下,可以假设新梁在横向跨度较小的情况下是均 匀受力的,在距离梁固定皎支端截取一段微元,该微元的横截面积是, 而拼接处的梁高一般设为h,新梁所受的均匀内力是N,旧梁的剪力为V, 同时根据平衡方程可得出-V0。在新旧梁拼接之后的变形中,因为混凝 土徐变作用,所以会出现新梁的应变为 而在这个公式中所表示的是新梁和旧梁的拼接时刻,而则是新梁中 最原始的应力,通常对于普通的钢筋混凝土梁来说,在拼接时的值一般 为0,而则是混凝土在时所产生的弹性模量,所表示的是徐变系数,所表 示的是一个取值范围,那么,的含义就是徐变系数在到这一范围内的值, 而就表示的是从到时的徐变系数值。通过采用积分中值定理对公式进简化 分析以及转化可得出新梁中应力所带来的纵向位移、由新梁收缩所产生的 纵向位移等参数,同时还根据剪切弹性系数,边界条件等数据,最终可演 算出,的表示公式,那么,此时,只要知道均匀剪切弹性系数就能够计算 出来沿着新梁纵向方向所产生的应力,以及新梁和旧梁拼接的地方所产生 的剪力。 2混凝土收缩徐变计算理论 随着科技水平的提高,我国工程建设项目中越来越多的应用了先进的 计算软件和程序,比如,在混凝土收缩徐变中就应用了有限元计算软件, 这个软件不仅能够进行一般的结构性分析,还能够进行混凝土收缩徐变的 计算。 2. 1对结构的分析 通常情况下的结构分析,是需要对单元进行划分的,划分单元之后再 通过有限元理论进行计算。而有限元计算软件首先会对预算力作用进行等 效荷载的考虑,对每一个单元的等效荷载进行分别的计算,之后,再根据 一般荷载计算程序进行预应力作用的计算。其次,对收缩徐变作用的计算 也采用等效荷载的方式来进行计算,也就是说要根据徐变系数和单元上的 应变对各个单元进行等效划分,把徐变分为等效轴向变形荷载和截面曲率 荷载,同时还把收缩等效为轴向的变形荷载。 2. 2对截面的分析 对截面计算原理分析如下第一,在荷载作用正常的情况下,是根据 截面上材料的特性而进行分别计算的,分别计算出不同材料上截面的内 力;第二,一般情况下,收缩徐变会引起截面应力的重新分布,那么,这 时就要进行截面应变协调,从而计算出混凝土收缩徐变所带来的部分内力 变化,以及截面曲率、纵向应变等变化;第三,截面曲率的变化以及纵向 应变变化可以当做是收缩徐变等效荷载,同时按照一般的应力计算公式把 次内力所带来的次应变计算出来,并且还要根据有限元理论计算出结构所 产生的次内力;第四,就是要把之前所计算出来的荷载应力、次内力作用、 截面应力的重分布等作用相加,这样就得出了截面应力。 3算例简述 对算例进行简单的叙述能够实现对计算公式的深入了解以及应用原 理的掌握,因此,我们在日常工作和生活中就应该加强对新旧混凝土梁横 向拼接中收缩徐变力计算案例的分析,以此来强化自身的实践能力和理论 知识的掌握。 3. 1纵向应力计算分析 收缩徐变作用之下,新板和旧板相拼接的地方,新板一般是外侧受压 的,那么在混凝土受到的压力位负、拉力为正时我们可以得出这样的结论 首先,新旧板拼接时混凝土龄期的长短与板所承受的纵向应压力成反比 例。也就是说混凝土的龄期越长,板所承受的应压力越小。那么,会出现 新板存放300天时,所计算出来的新板拉应力比存放28天地新板中拉应 力小19。如果,新板在存放28天后进行拼接,新板所承受的最大拉应力 大约为2. 28MPa;而新板在存放300天之后拼接,新板所承受的最小拉应 力大约为1. 57MPao其次,纵向配筋率与纵向应力成正比。新板配筋率越 大,其应力也就越大,当新板配筋率为3时,新板和旧板拼接处所承受的 拉应力比未配筋时要大17。同时,配筋率对新板的外侧边缘受力影响也 是较大的。 3. 2剪应力计算分析 新板和旧板在同样配筋时,拼接处的剪应力几乎不会受到配筋率的影 响。计算时通常会采用线性剪应力分布形式,因此,最大的剪应力出现在 板的自由端,剪应力为0的现象出现在板饺支端,再根据之前论述的理论, 我们会发现这样的现象,新板存放28天在板自由端所产生的剪应力最大, 存放300天地剪应力最小。混凝土材料的收缩与外界受力无关,徐变是在 外力和自重的影响下逐渐产生的一种现象。徐变、收缩虽各有自身的特点, 但它们都可以与混凝土内水化水泥浆的特性联系起来。化学成分的不同, 其它条件相同下,材料所反应的徐变、收缩性能在本质上没有实质性的差 异,这也说明了材料的徐变、收缩的机理在于混凝土水化水泥浆的物理结 构,而不在于水泥的化学性质。 4总结 总之,为了提高道路桥梁扩建时的成功率,我们必须对新旧混凝土梁 的横向拼接收缩徐变效应进行深入分析,以此来提高拼接质量,尽量减少 资源的浪费,我们在应用计算机软件进行收缩徐变计算的同时,还要工作 人员对纵向应力和剪应力进行人工分析和把握。 参考文献 [1] 杨小东,孟江.混凝土收缩徐变效应影响因素分析[J].山西建筑, 2013, 39 13 110-111. [2] 冯冠杰.预应力混凝土连续刚构桥收缩徐变影响分析[J].河南 科技,2013 4 71-72.