Time-dependent Early-age Behaviors of Concrete under Restrained Condition

To investigate the early-age behaviors of concrete under a restrained condition,a set of apparatus was developed.In this way,the tensile creep and other early-age properties can be investigated in depth.By measuring the modulus of elasticity of concrete,synchronous shrinkage of concrete and steel rings and free shrinkage of concrete,the deformations of concrete ring can be quantified respectively.The experimental results show the tensile stress in concrete is time-dependent,and the stress at cracking is much lower than the tensile strength at that age;the tensile creep plays an important role in relaxing the tensile stress and postponing the cracking of concrete.     

Time-dependent Early-age Behaviors of Conerete under Restrained Condition

To investigate the early-age behaviors of concrete under a restrained condition, a set of apparatus was developed. In this way, the tensile creep and other early-age properties can be investigated in depth. By measuring the modulus of elasticity of concrete, synchronous shrinkage of concrete and steel rings and free shrinkage of concrete, the deformations of concrete ring can be quantified respectively. The experimental results show the tensile stress in concrete is time-dependent, and the stress at cracking is much lower than the tensile strength at that age; the tensile creep plays an important role in relaxing the tensile stress and postponing the cracking of concrete.     

Cracking tendency of restrained concrete at early ages

A modified testing system characterized by full automation, steady operation and high accuracy of strain and stress measurements was developed to determine the cracking tendency of high strength concrete （HSC） in restrained condition at early ages. The shrinkage stress and the tensile creep behavior of HSC at early ages were investigated. The influence of W/C ratio and curing conditions on the early-age shrinkage stress and tensile creep was evaluated. It was found that the lower W/C ratio and drying curing condition resulted in higher shrinkage stress, stress induced tensile creep and greater cracking tendency.     

高性能混凝土在约束条件下的受拉徐变特征

介绍了一套对混凝土施加约束的试验方法，研究了在约束条件下的内应力发展规律以及在此拉应力作用下的早期徐变特征。详细论述了混凝土在约束条件下对自生拉应力、弹性应变和徐变进行量化的数学方法，为深入研究高性能混凝土在早龄期的粘弹性能开辟了一个行之有效的途径。结果表明，混凝土早期表现出较强的徐变能力，其徐变系数随龄期近似呈指数函数衰减。混凝土开裂与否不仅取决于收缩。很大程度上受拉徐变的影响。     

混凝土圆柱体早期收缩徐变性能试验研究

通过恒温恒湿条件下对素混凝土徐变柱在不同加载龄期下进行短期持荷试验,得到了混凝土圆柱体早期收缩徐变规律,对比了不同加载龄期下混凝土圆柱体早期徐变性能差异性.试验表明：混凝土早期收缩应变随时间逐步增大,收缩应变率变化较小,早期体外收缩应变较体内收缩应变要大,体内外收缩应变差值随着时间有增大趋势;混凝土早期徐变系数随持荷时间而增大,徐变增长速率逐步减小,混凝土圆柱体体内实测徐变系数较体外实测徐变系数偏小;在持荷初期阶段,加载龄期越大,徐变系数越小,徐变系数增长速率越快.     

自密实混凝土与老混凝土黏结收缩有限元分析

在自密实混凝土与老混凝土约束收缩试验的基础上,采用大型有限元软件ABAQUS进行了新老混凝土黏结约束收缩的有限元模拟.通过与试验结果进行比较,验证了有限元模型的可行性.并从应力分析的角度研究在约束收缩的作用下,新老混凝土黏结的应力分布规律.计算结果表明,在黏结面附近新混凝土受到明显的拉应力,而沿着试件高度方向拉应力不断减小直至转变成压应力;黏结面上的剪应力则在两端部最大,中部最小;修补混凝土较薄时新混凝土由于约束收缩而受到的拉应力较大;当新混凝土高长比为1/4时,混凝土上的拉应力最小.     

考虑施工过程收缩徐变对高层建筑结构影响理论分析

混凝土收缩徐变对高层建筑结构有重要影响，目前还没有一种比较符合实际受力模型的计算方法，将施工过程引入收缩徐变对高层建筑结构影响分析，考虑竖向构件轴力变化，混凝土弹性模量变化及收缩徐变使钢筋混凝土截面应力重分布引起混凝土截面应力的变化。利用混凝土徐变中值系数和混凝土弹性模量中值系数，推导出高层建筑竖向承重构件的应变计算公式，通过分析施工过程收缩徐变的变形特点及其对水平构件的影响，建立了高层建筑结构收缩徐变竖向变形计算公式并进行了算例分析。结果表明收缩徐变对高层建筑结构有重要影响，计算公式符合实际受力模型，可供工程设计参考。     

在老混凝土约束下的修补混凝土收缩性能试验研究

以自密实混凝土作为修补混凝土,进行了新老混凝土粘结的约束收缩试验研究,以研究受到老混凝土约束的修补混凝土收缩发展规律。试验考察了不同强度和界面处理方法对新混凝土收缩的影响,同时还制作了自由收缩试件进行比较。根据试验结果分析了新混凝土上由于约束收缩产生的应力分布,并采用双曲线函数拟合了新老混凝土粘结约束收缩的计算式,可为混凝土加固设计提供参考。     

考虑拉压异性徐变的混凝土温度应力研究

对变应力作用下的拉压异性徐变的弹性徐变方程的求解进行了探讨,基于混凝土的徐变度与混凝土的龄期有关和线性叠加假设,采用应力增量法,推导了变应力作用下的拉压异性徐变的弹性徐变问题的有限元计算公式。由于拉伸和压缩徐变速率相近,假设拉伸和压缩徐变一致时的徐变应变增量递推公式,与假设拉伸和压缩徐变异性的徐变应变增量的递推公式形式上一样,仅当某时刻的应力增量主量为负时,采用压应力下的徐变度,当某时刻的应力增量主量为正时,采用拉应力下的徐变度。实际混凝土工程的拉压异性徐变应力仿真分析表明,在高温季节浇筑混凝土时,昼夜温差将引起应力周期性加卸载变化,假设拉伸和压缩异性徐变时计算的混凝土温度拉应力较拉压相同徐变时计算的混凝土温度拉应力更大,且这个应力随着仓面间歇时间的延长而逐渐增大。     

受约束早龄期混凝土收缩开裂的理论预测和试验研究

金南国，金贤玉，田野为了揭示受约束混凝土内部的应力发展以及更好地预测混凝土的开裂时间，研究了纤维对高性能混凝土早龄期力学性能与干燥收缩的影响，考虑徐变、约束度等影响因素，在弹性理论基础上，推导了受约束混凝土环应力增量表达式，采用应力破坏准则预测受约束混凝土开裂时间.研究结果表明，在特定的配合比下，掺加聚丙烯腈纤维使混凝土各龄期的干燥收缩应变降低2％～20％，且降低幅度随着龄期的增加而减小；掺加聚丙烯腈纤维可以延迟混凝土的开裂时间，减小裂缝宽度.针对受约束混凝土环，理论预测掺纤维与未掺纤维混凝土的开裂时间分别为28和22 d，理论预测结果与试验结果吻合良好.     

非标准条件下混凝土收缩徐变试验研究

自然环境下通过对配筋混凝土的收缩徐变试验,得出配筋混凝土的收缩徐变远小于现行桥规JTGD62-2004取值,配筋能有效地减小收缩徐变,使用试验曲线更能反映实际工程所用混凝土的收缩和徐变状况。随混凝土的应力水平的增加,徐变系数试验值也略有增加,对于截面应力差较大的结构构件,应力水平不同造成徐变的差异不可忽视。     

Influences of reinforcement on differential drying shrinkage of concrete

Shrinkage strain of concrete specimen with different reinforcement configuration was measured at various depths from the exposed surface by using several pairs of displacement sensors. Only one surface of the concrete specimen was exposed to dry condition during the experiment. The results show that differential shrinkage strain occurs in both plain and steel reinforced concrete specimens according to depths from the exposed surface. A higher reinforcement ratio results in a greater restraint against shrinkage of concrete nearby reinforcement rebar and a worse differential shrinkage strain distribution in the concrete specimen. The restraint against shrinkage of concrete becomes lower with the increasing distance from reinforcement rebar. Under the same reinforcement arrangement, a higher free shrinkage of concrete leads to a stronger restraint against shrinkage and a higher shrinkage stress formation in local concrete. The relationship between shrinkage strain and reduction of relative humidity in reinforced concrete structure is far different from that in plain concrete.     

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.     

大型混凝土底板温度与收缩裂缝分布特征计算

大型地下结构物的渗漏问题一直以来都较难解决,作为主要构件的混凝土底板其裂缝宽度和数量直接决定整个地下结构的渗漏严重程度,目前关于底板开裂后的裂缝分布特征研究还较少。作者以解析方法得出不断增大的温度及收缩效应下混凝土底板的裂缝出现位置、宽度及间距表达式,实现对裂缝分布特征的描述。假定滑脱钢筋表面受均匀摩擦力（为混凝土抗拉强度）,滑脱临界处混凝土为极限拉应变（约100×10^-6）的情况下,求解出钢筋拉力、滑脱长度、钢筋变形量等参数之间关系式。把滑脱钢筋作为边界条件,带入通解,计算第一条裂缝的宽度及新底板块体内位移和应力分布。在已发生裂缝位置和滑脱钢筋刚度恒定的情况下,从坐标原点和端部的块体向某裂缝处叠加计算,得出该处底板块体的新组合刚度和自由位移值,进而求解应力重分布后的裂缝宽度。持续增加温度与收缩应变,计算新裂缝出现后的底板块体组合刚度、最大拉应力值,存储已有裂缝位置和滑脱钢筋刚度,用于下步计算。循环计算过程,直至应变的上限值,得出整块底板的多条裂缝宽度和间距,建立大型混凝土底板温度与收缩裂缝分布特征的计算方法。最后以尺寸80 m×20 m×0.4 m的混凝土底板为例,持续施加0～350×10^-6的温度或收缩应变,实现裂缝5次出现时分布特征的计算。     

Long term behavior of self-compacting reinforced concrete beams

Tests were carried out on 8 self-compacting reinforced concrete（SCC） beams and 4 normal reinforced concrete beams. The effects of mode of consolidation,load level,reinforcing ratio and structural type on long term behavior of SCC were investigated. Under the same environmental conditions,the shrinkage—time curve of self-compacting concrete beam is very similar to that of normal concrete beam. For both self-compacting reinforced concrete beams and normal reinforced concrete beams,the rate of shrinkage at early stages is higher,the shrinkage strain at 2 months is about 60% of the maximum value at one year. The shrinkage strain of self-compacting reinforced concrete beam after one year is about 450×10^-6. Creep deflection of self-compacting reinforced concrete beam decreases as the tensile reinforcing ratio increases. The deflection creep coefficient of self-compacting reinforced concrete beam after one and a half year is about 1.6,which is very close to that of normal reinforced concrete beams cast with vibration. Extra cautions considering shrinkage and creep behavior are not needed for the use of SCC in engineering practices.     

收缩徐变对装配式混凝土叠合梁挠度的影响

收缩徐变作用导致混凝土叠合梁挠度增加,从而影响构件的力学性能。为了研究收缩徐变作用下混凝土叠合梁挠度增加规律,建立了收缩徐变作用下混凝土叠合梁挠度计算方法,与数值模拟进行比较,结果相近。运用该方法对混凝土叠合梁的加载龄期、应力水平进行敏感性分析,结果表明：应力水平不同时,混凝土叠合梁挠度随加载龄期呈现不同变化趋势,应力水平较低时,挠度随加载龄期增大而增大,反之,挠度随加载龄期增大而减小;混凝土叠合梁叠合面处的徐变微差相对收缩微差较小,叠合面处预制和现浇混凝土变形不一致引起的挠度主要由收缩不一致引起。     

钢管混凝土拱桥收缩徐变的有限元分析

采用大型通用有限元软件ANSYS计算钢管混凝土拱桥拱肋混凝土的收缩徐变量值,将计入混凝土收缩徐变前后的拱桥内力与应力值进行比较,分析混凝土收缩徐变对结构变形的影响,得出了钢管混凝土拱桥收缩徐变的规律:混凝土的收缩徐变使钢与混凝土之间的内力与应力发生了明显改变,引起钢管应力增加,混凝土应力减小.     

高性能混凝土板式构件的早期收缩特性及预测模型

以桥面板等高性能混凝土板式构件为研究对象,通过实验测试了板式构件不同截面厚度位置处早期收缩分布情况,探讨混凝土早期收缩变形与温度、湿度发展过程。结果表明,混凝土板式构件的内部厚度方向不同位置处的相对湿度随龄期都呈现逐渐减小趋势,并呈现两阶段特征,同时,混凝土板式构件早期收缩变形厚度方向不同步,导致板式构件表面产生拉应力,当拉应力大于当时混凝土的抗拉强度时,混凝土表面就会出现浅层裂缝,这与实际工程中发现的板式构件表面开裂情况相吻合。混凝土板式构件早期收缩变形与相同配合比混凝土的早期自由收缩变形进行比较,引入相对约束度并建立了混凝土板式构件早期收缩变形的预测模型,并验证了该模型的准确性,其特点是能预测高性能混凝土板式构件不同截面厚度位置的早期收缩变形,对控制混凝土桥梁板式结构的早期收缩裂缝具有实际意义。     

混凝土徐变系数与徐变度的对比分析

基于现有的试验资料,高层及大跨度民用建筑的徐变分析只能参照桥梁结构中的徐变系数方法或水工结构中的徐变度方法进行.从徐变系数的定义出发,利用积分中值定理和叠加原理,推导并修正了加载龄期与起算龄期不同时徐变收缩应变增量的表达式,对比了应用徐变系数分析徐变的有限元法和应用徐变度分析徐变的初应变法在效率和精度上的差别,并建议应从概念设计的角度出发,采用徐变度的初应变法来估算徐变对高层及大跨度民用建筑的影响.     

新老混凝土粘结的约束收缩有限元模拟及分析

在自密实混凝土与老混凝土约束收缩试验的基础上,本文采用大型有限元软件ABAQUS进行了新老混凝土粘结的约束收缩模拟,并与试验结果进行比较,以验证有限元模型的可行性。同时从应力分析的角度研究在约束收缩的作用下,新老混凝土粘结的应力分布规律,考察新混凝土强度对约束收缩的影响,为采用自密实混凝土作为新混凝土进行结构的加固设计提供一定的参考依据。