基于微预应力-固结理论的早龄期混凝土高温拉伸徐变试验与模拟

研究了早龄期混凝土高温拉伸徐变特性,建立起能够考虑混凝土内部水化热和外界环境温度影响,并且适用于早龄期混凝土拉伸徐变的数值计算方法。采用自行设计的门式徐变加载设备和环境箱控制系统,进行了室温(23℃)和高温(43℃)环境下的混凝土拉伸徐变试验,加载龄期分别为1 d、7 d和28 d。利用徐变试验结果确定模型的计算参数,进而模拟、验证温度因素对于混凝土拉伸徐变的影响。研究结果表明,早龄期混凝土的拉伸徐变对混凝土的加载龄期和温度变化非常敏感,基于微预应力-固结理论建立起考虑温度效应和早龄期特征的数值模型,可以较好地描述不同温度历史下的早龄期混凝土拉伸徐变特征。模型采用应力-应变增量关系进行数值计算,能够为通用有限元软件徐变分析的二次开发提供基础。

水泥混凝土路面板早龄期徐变效应研究

基于微预应力-固结理论徐变模型,综合考虑材料、结构以及环境参数影响,建立三维路面板早龄期力学行为仿真程序,开展了路面板三维结构徐变效应研究。研究显示,徐变对路面板早龄期作用是一种松弛效应,显著降低了路面板早龄期翘曲和应力;徐变对路面板早龄期行为的影响量级与温度梯度、板边约束的影响相当;徐变效应受板边约束、温湿度梯度和整体温度条件显著影响,空间位置存在不均匀分布特性,徐变作用下应力最大松弛位置向受约束的板边中部靠近;路面板徐变松弛效应有显著经时特性,前7天徐变效应最为显著,60天后趋于稳定;面板温度梯度与整体温度提高,徐变松弛效应显著增加。理论比较显示,忽略温度对徐变的影响会低估高温、高估低温条件下的徐变效应,工程中可基于徐变效应设计降低路面板早龄期初始翘曲与初始应力。

钢筋混凝土梁非均匀收缩效应试验与数值模拟

为研究钢筋混凝土梁在干燥及钢筋约束状态下非均匀收缩效应,提出能够考虑钢筋混凝土梁干燥收缩、徐变,钢筋约束影响的纤维梁单元分析方法。对密封及不同干燥条件下3组混凝土试块进行内部相对湿度测试,并对不同干燥条件及配筋条件下的5根小梁的自由收缩变形进行实测;利用收缩试验结果确定分析模型的计算参数,模拟干燥及配筋对钢筋混凝土梁收缩的影响。研究结果表明:干燥使混凝土截面内产生湿度梯度,改变混凝土截面特性,加速混凝土收缩,而钢筋约束将抑制混凝土收缩;截面干燥且配筋不对称时,钢筋混凝土梁将产生额外曲率;采用基于微预应力-固结理论的纤维梁单元分析方法,可以较好地模拟复杂干燥及配筋条件下钢筋混凝土梁非均匀收缩效应,钢筋混凝土梁收缩试验与数值模拟结果吻合较好;分析方法计算稳定具有较高计算效率。