高强混凝土的徐变研究概述

为了深入了解高强混凝土徐变的力学性能,通过对国内外混凝土徐变机理和预测模型进行分析研究,总结出了目前高强混凝土的徐变特点和适用于高强混凝土徐变的预测模型及其不足,提出了下一步进行高强混凝土徐变研究的建议,为工程建设提供参考。     

用修正B3模型预测泵送高强混凝土的徐变

通过3种徐变预测模型计算值与试验实测值的比较,分析了各模型在泵送高强混凝土徐变预测中的适用性;采用修正参数修正B3模型,以此来提高该模型的预测精度.最后针对考虑徐变效应结构分析中徐变预测模型的选用提出了一些建议.     

石粉含量对C60机制砂混凝土徐变的影响

研究了不同石粉含量对C60机制砂混凝土徐变的影响,并对现有徐变预测模型进行了对比分析。结果表明：当机制砂石粉含量不超过15%时,各组试件的抗压强度均可满足C60强度等级的要求,各组试件120 d的徐变应变约为(180～230)×10^-6,徐变系数在0.41～0.56之间;随着石粉含量的增加,各组试件的徐变应变呈现先减小后增大的趋势,徐变系数呈先增大后减小的趋势;石粉含量对C60机制砂混凝土徐变的影响不显著;现有徐变模型对徐变系数的计算结果均大于实测结果;相比较之下,fib MC 2010模型更适用于高强机制砂混凝土的徐变预测。     

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。     

配筋超高强混凝土柱徐变试验研究

对6个混凝土强度等级为C80~C120的配筋超高强混凝土柱进行了徐变试验,比较了不同强度混凝土的徐变特性。根据混凝土变形计算公式以及混凝土与钢筋之间的力平衡条件与变形协调条件,推导出钢筋对混凝土徐变系数的影响系数计算公式。对常用的4种徐变模型进行了比较分析,基于ACI 209R(1992)模型进行了配筋和强度的修正,得到修正徐变系数预测模型。     

高强箍筋高强混凝土柱塑性铰区抗剪承载力研究

本文通过对Watanabe和Ichinose提出的修正变角桁架-拱模型进行分析,在综合考虑高强箍筋约束高强混凝土柱受力机理的特点的前提下,利用相关的研究成果分别对桁架和拱模型进行了修正,并结合相关试验数据的回归分析提出了适用于高强箍筋约束高强混凝土柱塑性铰区的抗剪承载力计算公式.     

再生粗骨料混凝土压缩徐变特性的研究

通过对再生粗骨料取代率为0%、50%、100%的混凝土试件进行徐变试验,研究再生粗骨料混凝土的徐变特性。结果表明:再生粗骨料混凝土的基本徐变和总徐变都随再生粗骨料取代率增大而增大,并且再生粗骨料取代率对再生粗骨料混凝土总徐变的影响大于对基本徐变的影响。基于试验结果,分析了徐变过程中的再生粗骨料、新砂浆、旧砂浆的相互作用机理,引入了新砂浆、旧砂浆与再生粗骨料混凝土徐变的关系计算模型,即修正的Neville徐变模型。利用该模型,计算了旧砂浆在再生粗骨料混凝土基本徐变和总徐变过程中的徐变量。基于ANSYS软件,建立了再生粗骨料混凝土的二维随机凸集料模型,以验证修正的Neville徐变计算模型的可靠性,并采用该有限元模型,分析再生粗骨料随机分布对再生粗骨料混凝土徐变的影响。最后,基于提出的修正Neville模型,建立了能够计算旧砂浆徐变、反映旧砂浆含量和性能的再生粗骨料混凝土徐变预测模型。     

再生粗骨料预处理及再生混凝土徐变试验研究

采用预湿法、净浆裹石法和掺硅灰净浆裹石法对再生粗骨料进行预处理,然后制备再生混凝土.研究不同再生粗骨料取代率(质量分数)和不同再生粗骨料预处理法对再生混凝土徐变性能的影响.以普通混凝土徐变预测模型(ACI209模型)为基础,考虑再生粗骨料取代率、预处理法的影响,提出了再生混凝土徐变预测模型(修正ACI209模型).结果表明:加荷150d时,再生粗骨料取代率50%,100%的再生混凝土总徐变度较普通混凝土分别增加19%和53%;3种预处理方法对减小再生混凝土的徐变变形均有明显效果,能使加荷150d的再生混凝土徐变度降低11%到24%.修正ACI209模型对再生混凝土徐变的预测效果良好.     

硫酸盐侵蚀混凝土轴心受压构件徐变分析

将混凝土损伤力学理论研究方法与B3徐变模型相结合,采用应力级别、硫酸盐溶液质量分数、混凝土构件截面有效尺寸、混凝土经受应力腐蚀的时间等参数对压应力状态与硫酸盐侵蚀共同作用下的混凝土B3徐变模型进行了修正,通过非线性回归建立了硫酸盐侵蚀下混凝土轴心受压构件的修正B3徐变预测模型.与不同的试验资料对比表明,采用该修正徐变模型得到的预测值与试验数据吻合较好.应用该修正徐变模型,分析了水灰比、骨料水泥比、构件截面尺寸以及应力级别、硫酸盐溶液质量分数等因素对混凝土徐变的影响.     

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。     

桥用高强混凝土双轴徐变试验研究

为获得大跨度预应力混凝土箱梁腹板在双向预应力作用下的收缩徐变发展规律,分析不同预应力组合对收缩徐变效应的影响,研究了大跨度预应力箱梁腹板的常遇应力组合,并采用十字交叉梁开展了2种应力组合条件下的高强混凝土双轴徐变试验,即应力组合分别为14MPa和2MPa,6MPa和2MPa,对比开展了单轴压应力为6MPa、14MPa的高强混凝土收缩徐变试验,分析单、双轴徐变和应力组合对高强混凝土收缩徐变的影响。研究结果表明：应力组合对高强混凝土徐变影响显著,360d双轴应力条件下的徐变系数仅为相应单轴徐变系数的75%;采用现有收缩徐变预测模型不能较好预测高强混凝土的实际徐变发展过程,而采用指数函数具有较好的拟合精度。建议在大跨度连续箱梁设计和施工中,确保腹板竖向预应力水平控制在设计允许范围内。     

Creep of high strength concrete filled steel tube columns

High strength concrete filled steel tube (HSCFT) members have found wide applications. However, there are few reports on the test and model of their creep. This paper investigates the creep of axially loaded HSCFT columns by testing eight specimens for 380 day. A creep model, considering the state of triaxial stress and autogenous shrinkage of the high strength concrete core, has been proposed and validated against the test data. Parametric analysis demonstrates that there exists an obvious difference in the creep between HSCFT columns and normal strength concrete filled steel tube columns, additionally, concrete composition influences the creep of HSCFT columns considerably.     

早龄期混凝土蠕变模型比较

针对早龄期混凝土的蠕变松弛特性,以配比、强度以及不同加载龄期的混凝土蠕变试验数据为依据,对比研究了CEB-FIP模型、Muller模型、B3模型与笔者所建立变系数四参数Burgers模型的蠕变预测差异。研究结果表明:常用经验模型中,CEB-FIP模型具有较好的适应性,Muller模型对于高强混凝土的蠕变预测较好,基于固化理论的B3模型对于早龄期混凝土的蠕变预测值偏大,准确性较差。对比研究验证了变系数四参数Burgers模型中参数的物理意义与经验取值范围及其合理性与适用性。     

再生骨料高性能混凝土收缩徐变对比试验研究

用不同粗骨料(石灰石碎石、再生粗骨料)、细骨料(河砂、人工砂、再生细骨料)两两相组合,共配制6组高性能混凝土进行对比试验,测试抗压强度、弹性模量、收缩和徐变4个性能指标并进行显著性分析。结果表明,骨料类型对高性能混凝土抗压强度的影响不明显,但对弹性模量、收缩和徐变性能都有显著影响。粗骨料对弹性模量和收缩性能的影响较为显著,细骨料对徐变的影响较为显著。再生粗骨料混凝土收缩、徐变早期发展较慢,而中后期的发展速度明显快于普通混凝土;再生细骨料混凝土收缩、徐变的发展速度始终远快于普通混凝土。在此基础上,提出了考虑粗、细骨料类型和骨料种类的高性能混凝土收缩和徐变的预测模型。     

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.     

Deep neural network with high‐order neuron for the prediction of foamed concrete strength

The article presents a deep neural network model for the prediction of the compressive strength of foamed concrete. A new, high‐order neuron was developed for the deep neural network model to improve the performance of the model. Moreover, the cross‐entropy cost function and rectified linear unit activation function were employed to enhance the performance of the model. The present model was then applied to predict the compressive strength of foamed concrete through a given data set, and the obtained results were compared with other machine learning methods including conventional artificial neural network (C‐ANN) and second‐order artificial neural network (SO‐ANN). To further validate the proposed model, a new data set from the laboratory and a given data set of high‐performance concrete were used to obtain a higher degree of confidence in the prediction. It is shown that the proposed model obtained a better prediction, compared to other methods. In contrast to C‐ANN and SO‐ANN, the proposed model can genuinely improve its performance when training a deep neural network model with multiple hidden layers. A sensitivity analysis was conducted to investigate the effects of the input variables on the compressive strength. The results indicated that the compressive strength of foamed concrete is greatly affected by density, followed by the water‐to‐cement and sand‐to‐cement ratios. By providing a reliable prediction tool, the proposed model can aid researchers and engineers in mixture design optimization of foamed concrete.     

再生混凝土徐变试验及老砂浆影响机理研究

通过改变再生粗骨料取代率(0%、50%、100%),对再生混凝土的徐变性能进行试验研究,并在此基础上,针对再生混凝土徐变高、离散性大的特点,采用分相研究的方法对再生混凝土徐变过程中天然骨料、老砂浆和新砂浆的相互作用机制进行研究,从而揭示了再生混凝土的徐变机理,建立了反映老砂浆影响机理的再生混凝土徐变预测模型.结果表明:再生混凝土的徐变度随着再生粗骨料取代率的增加而增加;老砂浆的徐变及其含量对再生混凝土的徐变具有较大影响,降低再生混凝土中老砂浆的徐变和含量是实现再生混凝土低徐变的有效途径;模型预测值与试验值的对比表明,所建立的预测模型可以较好地预测再生混凝土的徐变.     

考虑基体混凝土水灰比影响的再生粗(细)骨料混凝土徐变模型

对现有再生混凝土徐变试验数据的研究发现,源于不同强度混凝土的再生细骨料对再生混凝土徐变的影响差异较大,而现有模型未计入该差异的影响。因此,基于课题组前期已提出的再生粗、细骨料混凝土徐变模型,引入水灰比系数考虑用于制造再生骨料的废弃混凝土(基体混凝土)强度对残余水泥石物理性质的影响,提出了考虑基体混凝土水灰比影响的再生粗、细骨料混凝土徐变通用模型。基于现有试验结果,对所提出的再生粗、细骨料混凝土徐变模型及已有模型预测结果进行了对比分析。研究表明,修正后的徐变通用模型精度高于已有徐变预测模型,且离散性较低。通过系统参数分析,研究了在工程常见的参数范围内,基体与再生混凝土强度、取代率、再生细骨料吸水率以及环境相对湿度对徐变的影响。分析发现,基体混凝土强度、取代率、再生细骨料吸水率、环境相对湿度是影响再生混凝土徐变的关键参数。