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文檔簡介
1、長期徐變收縮效應是混凝土的固有特性,并伴隨著混凝土建筑結構及其構件自施工生成直至長期使用壽命內(nèi)不斷發(fā)展變化,對結構及構件的長期工作性能有著重要影響。
國內(nèi)外對混凝土長期徐變收縮性質的研究已有數(shù)十年,混凝土材料徐變收縮的成因機理、混凝土構件長期徐變收縮性質的預測分析模型及計算方法,以及橋梁、水工大體積混凝土結構設計領域中的長期效應分析等課題已積累了較豐富的研究成果。對于當前體量日益增大、體系日益復雜的工業(yè)及民用混凝土建筑結構,混
2、凝土長期效應的分析研究相對結構其它研究領域的發(fā)展有所滯后,主要表現(xiàn)在:現(xiàn)有徐變應變的計算方法效率偏低;鋼筋的影響作用缺乏系統(tǒng)研究;現(xiàn)行軟件對建筑結構長期徐變收縮效應重視不足;工程設計實踐中,混凝土結構及構件的長期效應問題常被忽視,或僅進行粗略簡化分析,未能把握整體結構長期效應變化規(guī)律,例如,國外某實際超高層建筑,由于原標書設計不當,對混凝土長期效應考慮不足,將造成豎向構件長期壓應力分布不均,引起結構長期傾斜變形顯著,影響建筑正常使用,需
3、進行調整設計研究。因此,針對混凝土結構及構件的長期效應進行系統(tǒng)的研究分析,提出較實用的計算方法,解決工程實際問題,顯得尤為迫切且具有重要的現(xiàn)實意義。
本課題主要研究內(nèi)容及成果按照基本算法優(yōu)化、構件分析(桿件、板殼)、整體結構分析(超長結構、高層結構)的順序,循序漸進,層層深入。具體闡述如下:
在歸納統(tǒng)一現(xiàn)有徐變、收縮應變分析模型及計算理論的基礎上,應用混凝土徐變恢復性質構造了應力沖量持時函數(shù),并建立了只需記錄有限步應
4、力歷史的徐變應變?nèi)窟f推方法,適應各類常見的徐變預測模型及加載模式,在滿足精度基礎上大幅提高徐變應變的計算效率。
針對各類鋼筋混凝土構件的長期徐變收縮效應的分析方法分別進行研究,包括:推導了軸壓構件中鋼筋長期影響作用的迭代計算公式,對比了平截面假定對計算結果的影響規(guī)律,提出了適于軟件應用的等效方法,同時對鋼筋的長期應力增長及相應的最小配筋率問題進行了探討;建立了考慮裂縫影響的鋼筋混凝土受彎構件長期撓度變形的通用分析公式,適于截
5、面線性及非線性應力分布模式,提出了計算梁長期撓度增大系數(shù)的多參數(shù)修正系數(shù)法,較現(xiàn)有國內(nèi)外規(guī)范計算公式考慮因素更為全面;研究了大、小偏壓構件長期效應分析問題,并根據(jù)大、小偏壓構件截面不同的應力分布狀態(tài)采用了適合的計算方法,便于應用;對連續(xù)雙向板在均布荷載作用下長期撓度變形進行了初步研究,應用塑性鉸線及功能原理建立了考慮長期效應的雙向板截面彎矩及轉角關系方程;對剪力墻長期剪切變形計算方法進行了初步探討,建立了混凝土構件長期剪切變形的簡化分析
6、方法。對鋼筋因混凝土長期效應可能對構件產(chǎn)生的不利影響進行了研究,分析了不同情況下最大允許配筋率的計算公式及影響因素。
本課題對混凝土墻體與棱柱體試塊長期收縮、徐變性質差異進行了模型試驗對比研究,初步探討了現(xiàn)行國內(nèi)外預測模型對薄殼型構件分析的適用性。
在考慮混凝土徐變收縮性質的基礎上,針對混凝土結構溫度變化效應,推導了結構長期溫差作用影響的簡化分析方法;并進一步結合施工模擬全過程,建立了超長混凝土結構溫差效應分析方法及
7、其有限元計算公式。此研究方法直接指導應用于實際工程大型地下室的設計施工。
推導了考慮施工模擬全過程分析高層結構長期效應的非線性有限元公式,并考慮鋼筋的影響,與現(xiàn)行軟件接口,采用FORTRAN程序語言編制了適用于分析高層結構長期效應的計算程序,彌補了現(xiàn)行軟件的不足。
對高層結構豎向構件長期變形及其差異變形引起的整體結構變形等基本規(guī)律進行了研究,提出了相應簡化計算方法。
本課題研究成果應用于國外某超高層結構長期
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