钢_混凝土组合桥混凝土徐变收缩分析
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新用户？0 武汉理』＝大学硕十学位论文 ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｏｆ ＮＳＦＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ） ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｎｄ ｉｔｓＦｕｎｄｉｎｇ：ｓｍａｒｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ（ｐｒｏｇｒａｍ Ｎｏ：５０２３８０４０），ｔｈｒｏｕｇｈ ｒｅａｄｉｎｇｍａｎｙ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ，Ｉ ｇｅｔ ｔｏ ｋｎｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｈｅ ｓｈｒｉｎｋｉｎｇ，ｃｒｅｅｐ ｉｎ ｌｏｎｇ－ｓｐａｎ ｂｒｉｄｇｅ．Ｉｔｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｏ ｌｏｎｇ－ｓｐａｎ Ｂｒｉｄｇｅ ｉｓ ｓｔｉｌｌ ａ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｐｒｏｂｌｅｍＩｏ ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ． Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ５０Ｍ ｒａｉｌ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ ｉｎ ＣｈｏｎｇＱｉｎｇ Ｃｈａｏｔｉａｎｍｅｎ Ｃｈａｎｇｊｉａｎｇ Ｂｒｉｄｇｅ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｄｏｐｔｅｄ ａ ｎｅｗ ｆａｓｈｉｏｎｅｄ ｓｅｎＳｏｒ ｗｈｉｃｈ ｗａｓｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｒｅｓｉｎ ｇｒｏｕｐ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｔｏ ｔｅｓｔ ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ’Ｓｓｈｒｉｎｋｉｎｇ，ｃｒｅｅｐ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｗｅ ｒｅｖｉｅｗ ｔｈｅ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｓｍａｒｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｓｔｈｅ ｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒ ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｅｘａｍｉｎｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｃｏｎｔｅｎｔｓ：１．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｃｏｎｃｒｅｔｅ’Ｓ ｓｈｒｉｎｋｉｎｇ·ｃｒｅｅｐ．ｗｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆｍｏｄｕｌｕｓ ｉｎ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅ、ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｃｒｅｅｐ ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ、ｒａｔｉｏ ｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ、ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ、ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｗｉｌｌ ｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ａｎｄ ｉｔｓ ｄｅｔａｉｌｅｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｆｉｎａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｌｏｗ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ．２．Ｗｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｒｅｓｉｎ ｇｒｏｕｐ ｓｔｒａｉｎ ｓｅｎｓｏｒ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｗｅ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｓｅｎｓｏｒ’Ｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｃａｎ ｂｅ ７７，ｔｈｅｓｅｎｓｉｎｇ ｌｉｍｉｔ ｃａｎ ｂｅ ２５００＃ｅ，ｌｉｎｅａｒ ｄｅｇｒｅｅ ｃａｌｌ ｂｅ ９５％，ｎｕｌｌ—ｄｒｉｆｔ ｔｏ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｔｓｅｌｆｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １％．ｎｅ ｓｅｎｓｏｒ ｈａｓ Ｓｏｕｎｄ ｓｔａｔｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｗｈｅｎ ｉｎｔｈｅ ｐｒｏｃｅｅｄ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｒｅｅｐ．３．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｅａｒｌｙ ｓｈｒｉｎｋｉｎｇ－ｃｒｅｅｐ ｈａｓ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｅｒｒｏｒ·１２％，ｍａｘ ｅｒｒｏｒ－３９％ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｉｔｓ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅ．Ｔｈｕｓ ｔｈｅ ｓｅｎｓｏｒ ｉｓ ｇｅｎｅｒａｌｌｙｓａｔｉｓｆｙｉｎｇ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｃｒｅｅｐ ｈａｓ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｒｅｎｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｂｕｔｈａｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｂｉｇｇｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ ｔｅｎｄｏｎ．４．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｈｒｉｎｋｉｎｇ－ｃｒｅｅｐ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｗｉｌｌ ｂｅ ｅａｓｉｌｙ ａｍｅｎｄｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ’ｓ ｓｈｒｉｎｋｉｎｇ－ｃｒｅｅｐ ｔｏ ｏｔｈｅｒ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｋｅ’ｗｏｒｄｓ：Ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｓｍａｒｔ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｃｏｎｃｒｅｔｅ’Ｓ ｓｈｒｉｎｋｉｎｇ—ｃｒｅｅｐ，ｓｔａｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ｓｍａｒｔ ｓｅｎｓｏｒ Ⅱ 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特男０加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或***而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 雠牡雌隅平 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 （保密的论文在解密后应遵守此规定） …习粥导槲汰１：岬厂 武汉理：【大学硕士毕业论文 第１章概论１．１前言 我国自改革开放以来，桥梁建设有了飞跃的发展，现代混凝土结构桥梁在我国大量出现，混凝土连续梁桥结构作为城市立交及桥梁的主要结构形式之一，得到广泛应用。为了减轻主梁的重量，主梁通常设计成薄壁箱梁的横截面形式，而且广泛采用预应力混凝土结构。 混凝土有其自身的特点，如收缩、徐变，而混凝土的收缩、徐变往往是造成大跨度预应力混凝土结构在长期运营后预应力损失、长期变形和内力重分布显著增加的一个主要原因“卅。 由于影响混凝土收缩、徐变特性的因素十分广泛、复杂，到目前为止，还没有一种理论可以完整而准确地解释和预测混凝土的收缩徐变特性。 获得梁体中素混凝土徐变（徐变系数）变化规律的途径有三种： １）在与桥梁工作环境相同的条件下进行材料徐变试验，试验结果用统计回归分析得出徐变系数拟合公式或修正已有徐变系数计算式； ２）根据标准养护条件下混凝土材料徐变试验结果对现有徐变模式进行修正； ３）建立梁体中混凝土的徐变应变与其素混凝土徐变应变之『日Ｊ的关系，结合梁体中混凝土徐变应变试验结果，求得素混凝土徐变应变（徐变系数）。 本文力图利用碳纤维机敏材料作为应变传感器，通过短时间的对现浇混凝土的收缩及梁体在～期恒截（自重加预应力）的徐变形式测试，对收缩、徐变引起结构的影响作定量分析。１．２混凝土收缩徐变研究概述 收缩、徐变是混凝土的基本性质之一，徐变现象的系统研究始于２０世纪３０年代。目前国际预应力协会——欧洲混凝土委员会（ＣＥＢ—ＦＩＰ）提出的《混凝土结构设计施工的国际建议》及许多国家的设计规范对混凝土的收缩、徐变都予以重视。了解和掌握混凝土收缩、徐变知谚，已成为工程设计、施工管理人员必备的专业知识。 在预应力混凝土结构计算时，如何干ｆ当选取收缩、徐变模式以较准确地确定 武汉理ｔ大学硕士毕业论文混凝土的收缩值及徐变系数，向来是设计深感困惑的问题之一＂“１。对混凝土结构的时效行为进行分析计算时，其误差主要来自徐变模式的选取和混凝土时效影响计算方法的近似性。由于混凝土本身的变异性很大，影响收缩、徐变的因素又多，仅对徐变因素大体上可以分为四个方面： １）混凝土的弹性模量。弹模愈高，徐变愈小； ２）混凝土的含水量。含水量愈高，徐变愈大； ３）应力级别、应力状态、加载龄期。应力愈高，持荷时间愈长，徐变愈大； ４）环境温度。温度愈高，徐变愈大。 目前各国规范中计算混凝土收缩、徐变的公式都是基于试验的经验或半经验公式““２阳，其收缩、徐变模式有： １）ＣＥＢ－ＦＩＰ模式，它采用弹性变形（可恢复的徐变）和塑性变形（不可恢复的徐变）相加的徐变系数表达式，并将塑性变形分为初始流变和延迟塑性变形两部分，其徐变系数表达式为：中（ｔ、Ｔ）＝Ｂ ａ（Ｔ）＋中ｄＢ ｄ（ｔ—Ｔ）一中ｆ（Ｂ ｆ（ｔ）一Ｂ ｆ（Ｔ）） （１－１）其中ｅａ（ｔ）为初期流动变形，６ ｄ为延迟弹性变形，巾ｆ为流动系数。 ２）ＢＰ－２模式：它将徐变系数分为基本系数和干燥徐变两部分，其徐变系数表达式为： 中‘‘、１’２—Ｅ：—ｉ１—：薪＋妒留（ｆ，“’０’７６ ’（＋中。（ｆ，曲）其中眈（ｆ，曲为基本徐变系数，驴钆“。．ｏ）为干燥徐变系数。 一 ７‘１—２’ ３）ＡＣＩ一２０９模式：采用双曲线函数考虑了混凝土的各种因素，同时不区分弹 徐变系数中（ｆ，ｆ）一面淼①一Ｉ性变形和塑性变形。表达式为 （１—３） 中０）一２．３５·ｋｌ·ｋ２·ｋ３·ｋ４·ｋ５·ｋ６ 收缩系数：０。）ｆ。【磊Ｌ】·Ｇ。）ｍａｘ ｊ）＋ｔ （卜４） （８ｓｈ）ｍａｘ＝７８０·Ｂ ｈ·Ｂ ｄ·８ ｓ·６ ｃｅ·Ｂ ａｃ·Ｂ：ｐ ∞Ｆ．Ｔｅｌｌｓ模式：根据ＣＥＢ—ＦＩＰ建议中的系数提出自Ｊ相应表达式，即： ２ 武汉理七大学硕七毕业论文 ｏ（ｔ、ｔ）＝中ｋｃ（卜ｅ一４０４’） （卜５） 其中中ｋｃ为加载龄期为ｔ的徐变终极值。 我国交通部公路预应力混凝土桥梁设计采用ＣＥＢ—ＦＩＰ模式，上述几种模式中ＣＥＢ—ＦＩＰ模式、ＡＣＩ一２０９模式、Ｆ．Ｔｅｌｌｓ模式徐变系数前期发展较快，而后期发展缓慢，经过一段时间后逐渐趋于稳定，而且同一种徐变模式加载龄期越早，徐变系数就越大；但ＣＥＢ—ＦＩＰ模式对加载龄期不是很敏感。 徐变计算就是如何把常荷载下的徐变试验结果应用到变应力作用下的结构分析中去，即变应力作用下结构徐变分析方法，计算理论主要有： １）有效模量法：该方法用弹性模量的降低来考虑混凝土徐交的影响，也就是用有效弹性模量进行弹性分析，其表达式为： Ｅ。㈣－Ｅ“）／［１＋Ｅ“）ｘＣｏ’ｆｌ，】 （卜６） 由于此方法是将一个徐变问题转化为一个相当的弹性问题，计算简单，若混凝土中的应力不变或应力随时间增加（没有卸载或松弛），此方法可获得较好的结果。但该方法对有应力松弛和应力变化较快的问题则不适合。 ２）老化理论（徐变速率法）：它假设混凝土徐变曲线具有（沿变形轴）“平行”的性质，即徐变速率与加载龄期无关（见图１－１）。 Ｃ（ 图卜１徐变的老化理论 在变应力口（ｔ）的作用下，应变６（ｒ）为： ｓｏ）Ｉ∥（ｒｌ南＋ｃ（０１＋￡【去‰氐Ｆ盯（ｒ） 十７） 武汉理工大学硕士毕业论文其中ｃ（ｔ）是在ｔ Ｉ时刻加载时的徐变值，且Ｃ（ｔ １）＝０，进行分部积分有：ｓｏ）Ｉ盯（ｒ－）【南＋ｃｏ）】＋【南＋Ｃ（ｔ）－Ｃｉｄ卜扛Ｍ｛（丢驯≮，扣仁ｋｆ 一器小打丢（寺‰胪 ｍｓ， 当混凝土应力单调减少且变化不大时，该理论可以获得较好的结果，当由ｔ，时刻的徐变度推算ｔ（ｔ＞ｔ Ｉ）时刻的徐变度时，则老混凝土的徐变度为零，与试验结果不符。当应力递增时低估了徐变变形。 ３）弹性徐变理论（叠加法）：假设混凝土徐变是一种弹性推迟变形，应力呈线性关系，龄期ｔ的徐变度ｃ（ｔ，ｔ）由该时刻加载的徐变曲线决定为： Ｃ（ｔ，Ｔ）＝巾（Ｔ）ｆ（ｔ—Ｔ） 马斯洛夫理论 ｃ（ｔ
碳纤维机敏材料在混凝土桥梁结构收缩徐变性能测试中的应用
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