混凝土结构徐变效应的仿真分析方法探讨

混凝土的徐变包括低应力水平下的近似线性徐变和高应力水平下的非线性徐变.在低应力水平下,混凝土的徐变与加载应力为近似线性关系,可以应用线性本构模型;在高应力水平下,混凝土的徐变与加载应力表现为明显的非线性关系,线性本构模型不再适用.本文分析探讨了混凝土徐变的非线性本构模型,并以ANSYS有限元软件为开发平台,开发了混凝土结构徐变效应的仿真分析程序,程序仿真模拟了混凝土结构徐变的依时性.文中给出了混凝土重力坝徐变效应分析的仿真分析算例.     

三峡永久船闸输水洞衬砌施工期温度与应力监测成果分析

介绍了三峡永久船闸输水隧洞衬砌混凝土温度与温度应力现场监测和裂缝观测成果.利用实测资料计算分析了输水隧洞衬砌混凝土边墙和顶拱的温度应力.采用弹性徐变温度应力理论分析了大型隧洞衬砌混凝土的温度与温度应力变化特点,并与实测值进行了比较.根据实测结果与理论分析,提出了大型隧洞衬砌混凝土施工期的温控有效措施:降低水化热温升、加强早期养护和冬季保温.     

预应力混凝土连续刚构桥实测应变与应力的转换

混凝土实测应变除弹性应变外还包含混凝土的自由变形、徐变和温度应变等非应力应变，介绍了预应力混凝土连续刚构桥中应力间接测量的方法和步骤．在混凝土实测应变与应力的转换中，采用无应力计去除非应力应变，利用预埋在主梁中性轴的应变计进行混凝土徐变系数识别，并采用叠加法对徐变应变进行分离．混凝土内部应力测量关键在于应力应变转换，而应力应变转换关键在于徐变系数的识别．在西江大桥施工监控期间，先采用中性轴应力来识别徐变系数，再进行徐变应变分离的方法．应力实测值与弹性理论计算值比较接近．     

考虑混凝土龄期及弹塑性徐变的大体积混凝土温度应力研究

针对目前大体积混凝土工程上常用的混凝土徐变度是考虑了施加荷载时混凝土龄期的粘弹性模犁,在较大的变温荷载作用下计算的温度应力往往过大,与实际不符.将常用的混凝土弹性徐变模型推广为弹塑性徐变模型,建议在弹性徐变模型的基础上串联一个混凝土强度参数及粘滞系数随龄期增长的Bingham元件来考虑混凝土的塑性流变,推导了弹塑性徐变温度应力仿真分析的隐式和显式算法公式,并研制了相关的程序.工程实例仿真分析表明,作者建议的考虑混凝土龄期的弹塑性徐变模型是可行的,其计算的温度应力较弹性徐变模型的计算值更符合实际.     

热膨胀系数时变性对混凝土温度应力仿真影响

已有试验研究表明,混凝土的热膨胀系数具有明显的随龄期发展的特性. 为了研究混凝土热膨胀系数时变特性,以及更好地模拟混凝土早龄期温度应力,分析热膨胀系数时变效应对混凝土温度应力仿真的影响,采用温度应力试验机进行试验,对混凝土热膨胀系数进行测定. 引入等效龄期的概念,将混凝土早期变形分离为温度变形与自生体积变形,建立热膨胀系数与等效龄期之间的数学模型. 通过室内试验试件的有限元数值模拟,验证热膨胀系数时变模型的合理性. 将时变模型应用于大岗山特高拱坝施工期的温度应力仿真,通过对比研究,分析热膨胀系数时变效应对混凝土温度应力的影响. 研究表明,混凝土热膨胀系数在早龄期变化较大,考虑其时变性对仿真防裂意义重大. 尤其对于受通水等影响早期温降速率较快的混凝土,考虑热膨胀系数时变效应进行仿真计算应力水平较传统方法偏高,据此计算结果进行防裂设计更安全.     

泄洪闸闸墩施工期温度场与温度应力分析

利用ANSYS的APDL语言对其进行二次开发,编写了适用于分析闸墩瞬态温度场的命令流。并对某泄洪闸闸墩施工期温度场进行了计算,计算结果与实测结果具有较好的吻合性;结合自编FORTRAN程序,在已有的温度场计算成果的基础上,采用分时段变弹性模量及变应力松弛系数的有限元累计应力计算方法,实现了基于ANSYS软件平台并考虑混凝土收缩变形影响的施工期弹性徐变温度应力场的计算,并分析了闸墩混凝土早期裂缝的分布规律及其形成的原因。     

小浪底工程高标号隧洞衬砌混凝土温控标准分析

混凝土设计标号采用圆柱坐标差分法 ,对小浪底工程隧洞衬砌混凝土施工期的温度及温度应力进行了分析 ,利用前后时段的温差 ,计算各时段混凝土温度自生应力及混凝土和围岩在接触面径向变位相容的约束应力 ,叠加计算温度弹性应力 ,由当量松弛系数法计算温度徐变应力 .确定了不同混凝土等级、不同衬砌厚度的温控标准和衬砌分段长度 .与实测资料对比 ,计算温度与实测温度接近     

应用增量法对菜园坝大桥Y构进行应力分析

在正常应力作用下,混凝土构件应力应变的非线性性质主要是由徐变引起的,工程上很难把弹性应变和徐变变形区分开.在大型混凝土结构中,由于徐变变形非常大,有时甚至相当于弹性变形,而大部分徐变变形是有害的,所以,更好地利用实测数据来分析其影响显得很重要.为了进一步分析收缩徐变对桥梁Y构产生的影响,在结构监控监测中采用阶段增量法来处理数据,通过对比分析得出比较理想的应力应变曲线,从而更客观地反映结构应力状况.实测数据分析表明:应用增量法后,结构的阶段累加应力值与实测值相比,有较大的变化,能够比较真实地反映出结构的实际应力状态,同时说明了此法的实用性.     

堆石坝面板混凝土施工期温度和应力全坝段仿真分析

针对堆石坝面板混凝土易开裂问题及其结构特点,开展了面板混凝土施工期温度和应力变化规律的仿真研究.依托某混凝土面板堆石坝工程,建立了三维仿真计算网格;采用三维不稳定温度场和应力场的有限元仿真计算程序,对堆石坝面板全坝段施工过程的温度和应力进行了动态仿真计算和分析.结果表明,堆石坝面板施工期内部拉应力较大,且最大拉应力出现在最大温降龄期;此外,面板短间歇面施工期拉应力较小,长间歇面在上层混凝土浇筑后拉应力较大.     

软基上厂房大体积混凝土施工期温度应力仿真

采用有限元法对某软基上厂房混凝土浇筑过程进行仿真计算,分析了基本温控方案混凝土施工期温度及徐变温度应力的详细分布规律.根据仿真分析结果,提出了合理的温控措施并进行复核.然后以此工程为例,通过对地基变模的敏感性计算,研究了地基软硬程度对混凝土温度应力的影响,并给出了软基上大体积混凝土应力分布的一些特殊规律;建议对软基上的厂房大体积混凝土温控问题,应重点关注混凝土浇筑块中心部分的内部最高温度控制,并加强表面保温,特别是蜗壳及尾水管等结构突变及边界条件突变部分的保温.     

早龄混凝土的压缩与拉伸徐变及其研究现状

早龄混凝土的拉伸、压缩徐变规律及其结构徐变应力计算方法是对早期裂缝进行有效预测并控制的关键。既有的徐变研究主要侧重于成熟混凝土,而早龄混凝土徐变相关的科学研究还有待进一步深入。对早龄混凝土的压缩和拉伸徐变研究成果、测试方法及其徐变应力计算方法进行了详细综述。研究表明：目前混凝土早龄期拉伸、压缩徐变试验测试尚无规范可循,相关试验数据较为缺乏;混凝土早龄期徐变预测模型基本未考虑其在低应力水平下的非线性性质;早龄混凝土结构非线性徐变应力理论分析方法亦不尽完善。基于系统试验研究和固化徐变理论建立混凝土非线性徐变理论模型,对早龄混凝土结构采用同时考虑受拉和受压不同应力松弛特性的非线性徐变应力理论计算方法,应可提高早龄结构的有限元仿真精度。     

用基岩各向异性热学参数分析混凝土基础块的温度徐变应力

本文提出了传统计算温度徐应力方法的缺点在于采用地基热学参数各向同性的假定．并证明了用由现场测定的各向异性热学参数算出的应力场较传统方法算得者为优。     

基于ANSYS的钢管混凝土拱桥收缩徐变分析

的截面各组成部分 ,存在内力重分布的现象 ,即构件后浇部分混凝土的重量先作为一种荷载作用在已建成构件上 ,然后再与预制或现浇部分形成组合截面 ,钢管混凝土构件就是这样的一种典型构件 [2 ] 。为了反映实际桥梁结构的施工过程 ,必须采用一种能够真实描述结构及构件截面形成过程的计算方法 ,以确保整个桥梁结构在施工过程及运营阶段的安全可靠。在结构分析中 ,把由不同时间或不同材料形成的构件截面各部分描述成不同的层 ,构件的截面几何特性根据实际情况采用以下方法处理 [3 ] :抗压刚度 :EA =∑ni=1Ei Ai ,(1)组合截面形心位置 :y =∑…     

考虑非均匀收缩徐变的PC箱梁桥时变性能

为研究箱梁顶板、底板及腹板厚度差异引起的非均匀收缩徐变效应,分析了某三跨预应力混凝土(PC)连续箱梁桥时变性能.考虑混凝土抗压强度、弹性模量的时变性,分别建立模拟实际悬臂施工顺序的实体单元及梁单元有限元模型,比较成桥后在均匀及非均匀收缩徐变下的结构变形、混凝土应力和钢束应力.同时将长期挠度、钢束应力与相应规范值进行对比,并估算了车辆荷载及非均匀收缩徐变导致跨中底板出现拉应力和裂缝的时间.结果表明,与均匀收缩徐变相比,非均匀收缩徐变对跨中长期下挠影响较小,而对混凝土应力影响较大,在箱梁设计中应予以考虑.     

废弃纤维再生混凝土受压徐变及预测模型

为研究再生粗骨料替代率、废弃纤维体积掺入量对废弃纤维再生混凝土受压徐变破坏时间、徐变变形和徐变度的影响规律,对普通混凝土、再生混凝土和废弃纤维再生混凝土试件在实验室条件下进行了85%、90%和95%应力水平的徐变试验。试验结果表明：随着再生粗骨料替代率的增加,徐变破坏的时间缩短、徐变变形及徐变度增大;随着废弃纤维体积掺入量的增加,徐变变形及徐变度减小,徐变破坏时间增加。废弃纤维的加入能有效缓解再生混凝土受压徐变的破坏程度。在考虑再生粗骨料替代率及废弃纤维体积掺入量的基础上,对ACI209R徐变预测模型进行修正,模型预测结果与试验值吻合较好。     

基于新规范的哑铃型拱肋徐变效应分析

针对钢管混凝土拱桥由于钢管内混凝土徐变导致的拱肋下挠和截面应力重分布问题,基于《公路钢管混凝土拱桥设计规范》(JTG-T D65-2015),考虑哑铃型拱肋截面的截面特性,计算新规范下的徐变系数,通过对一座152米钢管混凝土拱桥建立全桥的有限元模型,并与按原JTG D62-2004路桥规范中的徐变系数计算所得出的结果进行对比分析。结果表明:针对钢管混凝土的JTG-T D65-2015规范的徐变系数比针对普通钢筋混凝土的JTG D62-2004规范的徐变系数小。按JTG-T D65-2015规范计算的由徐变引起的拱肋下挠值比按JTG D62-2004规范计算所得值小10%左右,徐变引起钢管截面应力增大和混凝土截面应力减小,按JTG-T D65-2015规范计算得到的钢管应力增大值比按JTG D62-2004规范计算所得到的值小10%-15%左右。