混凝土早龄期拉伸徐变的预测与仿真北大核心

针对目前混凝土结构温控仿真及评价中存在缺乏考虑早龄期拉伸徐变的问题,建立了考虑多因素影响的拉伸徐变系数预测通式,开发了考虑拉伸徐变效应的混凝土温控仿真程序。利用拉伸徐变试验成果,对代表性的徐变系数预测模型,即CEBFIP90模型、ACI模型及双幂模型进行了参数识别、规律分析及模型修正后,用于混凝土早龄期拉伸徐变的预测与仿真。通过有限元算例,分析拉伸徐变对早龄期混凝土表面应力场的影响,结果表明拉伸徐变能有效减小早龄期混凝土表面拉应力值和改善表面应力场分布,对温控防裂有利。     

掺合料混凝土早龄期拉伸徐变模型研究与仿真应用

针对目前掺合料混凝土缺乏关于早龄期拉伸徐变模型及仿真研究的问题,依据现有徐变规律及适当假设,构建拉伸徐变系数基本式,并以复合指数式作为基本式的参考模型,以掺量为因子建立掺合料影响函数,提出以影响函数的c值定量表征掺合料对混凝土拉伸徐变的作用与敏感性。然后利用基准混凝土与粉煤灰、矿渣、硅粉以及聚丙烯纤维等掺合料混凝土的拉伸徐变试验成果,拟合模型,结果表明拟合相关性佳,且模型简单易用,可用于仿真研究中,同时通过c值,定量说明了粉煤灰、矿渣、硅粉及聚丙烯纤维对混凝土拉伸徐变呈现的差异作用。最后采用该模型对某已建混凝土工程进行拓展仿真应用,结果表明考虑拉伸徐变能有效改善表面拉应力,缓解昼夜温差的不利影响。     

基于水化度和约束状态下拉伸徐变特征的早龄期混凝土内应力预测

为研究约束状态下早龄期混凝土的拉伸徐变性质,建立了基于水化度并考虑约束状态的早龄期混凝土拉伸徐变模型,推导出三维空间应力增量和应变增量关系式。对密闭状态下4组混凝土在不同养护温度下的自由收缩和约束应力发展进行了实测,应用实测结果推算模型参数,并验证了算法的正确性。最后用于某地下通道墙体约束应力发展的计算,并与由B3徐变模型得到的应力结果作了比较。研究结果表明:建立的基于水化程度并考虑约束状态的拉伸徐变模型较传统的B3徐变模型能够更好地体现混凝土早龄期的应力松弛效应,可用于约束状态下混凝土结构早龄期内应力发展预测,有助于对早期开裂风险进行正确评估。     

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。     

配筋对混凝土圆柱体长期徐变的影响

在恒温恒湿环境中对3根素混凝土和3根钢筋混凝土圆柱进行了500余天收缩徐变试验,研究了低强(C30及以下)钢筋混凝土圆柱徐变特性,结合CEB-FIP(1990)模型和中国建科院模型(1986)对实测数据进行了拟合回归分析,计算出不同加载龄期作用下配筋对混凝土徐变的影响系数,并与采用中国建科院模型(1986)中时变函数的Dischinger方法进行了对比。试验结果表明:相同加载龄期的钢筋混凝土柱徐变系数较素混凝土圆柱的偏小,加载龄期对钢筋混凝土后期徐变系数影响较少;国内外徐变预测模型对短期加载龄期(9d)的徐变系数预测精度较高,对长期加载龄期(39d)的徐变系数预测精度较差,特别是对后期徐变系数预测普遍不足,GZ(1993)模型整体预测效果较好;Dischinger方法中钢筋对低强混凝土徐变影响考虑偏低,对不同加载龄期下钢筋混凝土徐变变形差值预测偏低。     

混凝土徐变预测模型修正分析

对不同加载龄期的混凝土圆柱体进行长期徐变试验,结果表明混凝土圆柱体内徐变系数较体外徐变系数普遍偏小,加载龄期对混凝土体外徐变系数影响较大,对体内徐变系数影响较小。国内外徐变预测模型对短期加载龄期(9d)的徐变系数预测精度较高,对长期加载龄期(39d)的徐变系数预测精度较差,特别是对后期徐变系数预测普遍不足。GZ(1993)模型对徐变初期预测存在不连续现象,但整体预测效果最好。CEB-FIP(1990)模型预测效果最差,预测徐变系数的变化规律与实测值偏离较大。采用最小二乘法对实测数据进行非线性回归分析,分析表明CEB-FIP(1990)模型对名义徐变系数预测偏低,这主要是由CEB-FIP(1990)模型中加载龄期影响系数预测偏低造成的。根据不同加载龄期的徐变系数实测值,对CEB-FIP(1990)模型进行了修正,从而大大提高了徐变预测模型的预测精度。     

混凝土早龄期拉伸徐变影响因素敏感性分析

结合实际混凝土工程中出现的徐变现象,利用改进的早龄期混凝土拉伸徐变试验装置进行早龄期拉伸徐变试验,考察早龄期拉伸徐变发展规律及水灰比、粉煤灰掺量、磨细矿渣掺量和硅粉掺量的影响.通过所定义的敏感度因子对试验结果进行分析,对各影响因素敏感性进行排序.结果表明:硅粉掺量和水灰比对混凝土早龄期拉伸徐变影响较大,粉煤灰掺量和磨细矿渣掺量对混凝土早龄期拉伸徐变影响相对较小.该结论可为同类型的后续研究和工程实践提供参考.     

不同养护温度下高强混凝土早龄期拉伸徐变的试验研究

以C60高强混凝土为研究对象,试验研究了养护温度和加载龄期这2个参数对高强混凝土早龄期拉伸徐变特性的影响.结果表明:随着加载龄期的增长,高强混凝土拉伸比徐变、徐变系数和徐变速度均呈指数衰减的趋势;随着持荷时间的延长,不同加载龄期的高强混凝土徐变速度差异越来越小,且在不同养护温度下均表现出同样的趋势;与养护温度对成熟龄期混凝土拉伸徐变的影响不同,在相同加载龄期下,高强混凝土早龄期拉伸比徐变随着养护温度的升高而降低,但是随着加载龄期的增长,其降低幅度减小,至加载龄期为7.000d时各养护温度下高强混凝土的拉伸比徐变基本持平.无论持荷时间是7,14d还是21d,在持荷时间相同时,不同加载龄期高强混凝土之间的拉伸比徐变差异随着养护温度的提高而减小.     

钢管再生混合混凝土徐变性能试验研究

为研究加载龄期对钢管再生混合混凝土徐变性能的影响,开展了12组试件的徐变试验,得到了不同加载龄期下的徐变系数-持荷时间和徐变应变-持荷时间曲线。分析了徐变系数的变化规律和不同算法预测试件徐变应变的有效性。研究结果表明：无论是钢管混凝土试件还是钢管再生混合混凝土试件,加载龄期越早,徐变系数越大,加载龄期对钢管再生混合混凝土试件徐变系数的影响较钢管混凝土试件小;加载龄期相同时,钢管再生混合混凝土试件的徐变系数较钢管混凝土柱的小,加载龄期越晚,两者相差越小。提出了基于Counto模型的龄期调整的有效模量法预测试件的徐变应变,计算结果与试验结果总体吻合良好。     

热传导模型在早龄期混凝土结构非结构性裂缝分析中的应用

为更准确地分析混凝土结构早龄期非结构性裂缝的产生机理,提出了混凝土三维有限元热传导数值计算模型。该模型考虑了混凝土水化反应引起的温度变化,采用水化度的混凝土弹性模量和抗拉强度计算公式来表衙早龄期温度变化对其力学性能的影响,并在应力分析中采用Bazant双幂函数徐变模型考虑徐变对混凝土应力的影响。分析表明,该模型能较好地预测实际条件下混凝土温度和相应产生的应力,具有一定的工程应用价值。     

加载龄期和养护温度对高性能混凝土早期拉伸徐变的影响

以水灰比为0.3的高性能混凝土为研究对象,通过对作者所设计的早龄期拉伸徐变装置的改进,对处于20℃和35℃条件下的混凝土拉伸徐变特性进行了实验研究,探讨了加载龄期和养护温度对早龄期高性能混凝土拉伸徐变的影响。结果表明:早龄期混凝土的徐变随着加荷龄期的增大而显著减少,养护温度的提高更加剧了这一现象的发生,并且随着养护温度的提高,拉伸徐变呈递减趋势。     

早龄期低钙粉煤灰基地聚物混凝土拉伸徐变特性

对早龄期低钙粉煤灰基地聚物混凝土拉伸徐变特性的把握,能够为受拉状态地聚物混凝土的应力解析及开裂预测提供重要的参数依据。采用自制混凝土拉伸徐变试验装置,通过恒定应力下的混凝土拉伸徐变试验获取混凝土比徐变、徐变增长速率等徐变特性,研究不同初始加载龄期（2、3、4 d）对低钙粉煤灰基地聚物混凝土拉伸徐变的影响。结果表明：高温密封养护可以使低钙粉煤灰基地聚物混凝土短时间内达到强度稳定状态;低钙粉煤灰基地聚物混凝土的拉伸徐变特性与普通水泥混凝土相似,试验初期阶段徐变增长速率较快,随持荷时间的增加,徐变增长速率迅速下降;在同一应力强度比下,初始加载龄期越大,比徐变越小,试验初期阶段的徐变增长速率也越小;相较于试验中期阶段与后期阶段,初始加载龄期对试验初期阶段的徐变影响更大。     

再生混凝土早龄期拉伸徐变试验研究

为掌握再生混凝土的抗裂性能,通过单轴拉伸徐变试验,研究了再生粗骨料取代率(质量分数)、矿物掺和料掺量(质量分数)对再生混凝土早龄期拉伸徐变性能的影响.结果表明:再生粗骨料取代率为50%~100%的再生混凝土拉伸徐变较普通混凝土增加8%~31%;再生混凝土拉伸徐变随矿物掺和料掺量的增加而增大,粉煤灰单掺和粉煤灰+矿渣复掺可使再生混凝土拉伸徐变分别增加8%~32%,3%~22%.以混凝土拉伸徐变M-Burgers预测模型为基础,考虑再生骨料取代率和矿物掺和料掺量的影响,提出了适用于再生混凝土早龄期拉伸徐变的预测模型.     

氯盐环境与荷载耦合作用下加载龄期对钢筋混凝土柱徐变影响

为研究氯盐环境与荷载耦合作用下钢筋混凝土柱的徐变效应,在持荷与氯盐腐蚀环境下,对18根早龄期与标准龄期钢筋混凝土柱进行了202 d的长期试验,钢筋锈蚀率分别为0%、10%、20%,测试了早龄期混凝土柱在轴压、小偏压、大偏压三种受力状态下的徐变行为,并与相同条件下标准龄期混凝土柱的徐变行为进行了对比。结果表明：钢筋锈蚀率为10%时,锈蚀RC柱的徐变系数略低于未锈蚀RC柱的;钢筋锈蚀率为20%时,锈蚀RC柱的早期徐变系数偏低,而后期徐变系数出现较快且持续的增长;受混凝土黏性流动和钢筋锈蚀影响,早龄期RC柱的徐变系数低于理论值。根据钢筋实际锈蚀状况,拟合了钢筋锈蚀率分布函数,并通过黏结退化系数得出对应的徐变折减系数,提出修正的ACI209R徐变模型。通过与试验数据进行对比分析,该修正徐变模型的预测效果较好。当锈蚀率为10%时,模型可靠性高;当锈蚀率为20%时,在持载早期,模型计算值较实测值偏高,但后期两者的差值较小。     

混凝土早龄期裂缝与约束度研究

水化反应作用下,早龄期混凝土产生温度和自生体积等变形,受到外部以及自身温差、线胀系数等差异引起的内外约束后,混凝土应力很容易超出其抗拉强度并导致结构开裂。基于混凝土温度场和应力场仿真计算理论,对早龄期混凝土温度应力、徐变和约束关系进行分析,研究结果表明早龄期混凝土裂缝主要与温度、自生体积变形和约束度有关。     

高强混凝土的收缩和早期徐变特性

以掺硅粉的大流动性高强混凝土为研究对象,对混凝土在常温常湿的室内条件下的自收缩、干缩收缩和徐变特性进行了实验测定,讨论了干燥开始龄期和加载龄期对收缩和徐变的影响,并通过引入凝结时间的要素对MC90的收缩和徐变系数预测式进行了修正,使其也能适合于早龄期。     

早龄期混凝土徐变性能和损伤发展研究

混凝土的徐变性能和损伤发展对于混凝土结构的耐久性有重要影响。混凝土徐变往往是混凝土裂缝萌生的起源,是结构预应力损失及应力重分布的原因。徐变对混凝土性能的影响在混凝土的早龄期阶段更为明显。为此,进行了早龄期混凝土梁的三点弯曲断裂和徐变试验,来揭示早龄期混凝土梁的徐变发展规律以及徐变对混凝土损伤发展的影响。之后,从细观层面对混凝土梁的徐变及损伤发展进行了数值模拟,并得到了混凝土梁裂缝扩展的过程。试验和数值模拟结果表明早龄期混凝土更容易发生徐变变形;低应力水平下的徐变没有对早龄期混凝土的损伤发展产生明显影响;混凝土徐变产生的微裂缝出现在水泥砂浆与骨料颗粒的交界面处。     

不同强度早龄期混凝土徐变特性试验研究

为了研究各强度等级的早期混凝土徐变特征,测定早龄期混凝土徐变系数计算式,以便为后续预应力混凝土梁分期张拉技术提供技术支持,对各强度的早龄期混凝土开展了多组徐变特性试验测定。本试验用C20、C30、C40及C50四种混凝土强度的试块,距离数据持续的时间为60天,将结果比较后确定了C20~C50混凝土早龄期徐变特征和规律,通过建立时间与徐变系数的关系曲线来得出早期混凝土徐变系数计算公式。     

不同加载龄期混凝土轴压柱徐变系数研究

就相同加载龄期和不同加载龄期素混凝土柱和钢筋混凝土柱的徐变性能进行试验,并就是否加膨胀剂对索混凝土柱徐变性能的影响进行研究.根据理论公式和实测徐变系数进行了徐变系数公式拟合,对比分析了相同加载龄期和不同加载龄期素混凝土柱和钢筋混凝土柱的徐变性能及是否加膨胀剂对混凝土柱徐变系数的影响.     

粉煤灰对高强混凝土收缩徐变的影响试验研究及其修正模型

粉煤灰对高强混凝土收缩徐变的影响直接关系到结构长期性能的合理确定。制作粉煤灰掺量分别为0、12%和24%的100mm×100mm×400mm的C50混凝土棱柱体试件,在试验室条件下进行收缩及不同加载龄期的徐变试验,研究了粉煤灰对高强混凝土收缩徐变的影响。根据试验结果评估了目前常用的4种相关规范公式对高强混凝土收缩徐变的适用性,并引入粉煤灰影响系数以综合反映粉煤灰掺量和加载龄期对高强混凝土收缩徐变的影响,根据试验结果和现有研究成果提出了其修正模型。分析结果表明,JTG D 62和GL 2000推荐的收缩徐变预测模式与基准试件实测结果较为吻合,验证结论亦说明所引入的粉煤灰影响系数可应用于掺粉煤灰高强混凝土的收缩徐变预测。