早齡期混凝土橋梁時變耦合效應研究.pdf

1、混凝土橋梁收縮、徐變和溫度效應等時變效應可導致結構開裂和影響結構長期性能，且此類作用具有隨時間變化特性。國內外學者已對混凝土橋梁時變效應進行了大量研究，由于收縮和徐變等受到諸多因素影響，其機理理論尚未完全達成共識。同時混凝土橋梁時變效應之間相互影響存在一定的耦合關系。目前，對混凝土橋梁時變效應單獨考慮的簡化分析與橋梁工程實際不完全相符，并存在一定誤差。因此，有必要對混凝土橋梁時變效應及其耦合作用展開研究。
　　本文研究目的：混凝土

2、收縮和徐變影響因素的敏感性；日氣溫變化環(huán)境下早齡期混凝土收縮應變時變行為；混凝土箱梁水化熱溫度場和應變隨齡期演變特性；早齡期混凝土箱梁收縮、徐變與溫度效應等耦合作用。
　　通過文獻回顧和國內外研究進展分析指引研究工作，本文研究思想和方法以及主要成果分別為：
　?。?）研究混凝土收縮和徐變各項影響因素的作用機理及影響規(guī)律，基于主成分分析法進行混凝土收縮和徐變影響因素敏感性分析得出主要影響因素。主要結論：混凝土收縮主要影響因素包

3、含養(yǎng)護濕度、養(yǎng)護結束齡期和環(huán)境濕度等?；炷列熳冎饕绊懸蛩匕嘤昧?、集料含量、水灰比和構件有效厚度等。
　?。?）通過獨創(chuàng)性的連續(xù)變溫下早齡期混凝土試件收縮應變隨時間變化室內試驗，建立混凝土試件應變隨時間和溫度變化數值模型，與恒溫試驗對比分析，探討在日氣溫連續(xù)變化影響下早齡期混凝土收縮應變時變行為。主要結論：在日氣溫變化的升溫和降溫過程中，早齡期（3d內）混凝土均數次出現量級達100×10-6的劇烈收縮。隨著混凝土齡期增長和

4、水泥水化程度提高，相同環(huán)境溫濕度條件下，混凝土收縮應變減小、膨脹應變增大。
　?。?）基于預制梁場混凝土箱梁水化熱溫度應變現場試驗，觀測箱梁水化熱溫度及應變數據，分析早齡期混凝土箱梁水化熱溫度場及應變隨齡期變化特性。主要結論：早齡期箱梁混凝土內部溫度變化大體呈現出正余弦規(guī)律，且隨齡期增長混凝土內部溫度趨同于環(huán)境溫度。120h齡期內跨中斷面混凝土內部溫度整體上高于環(huán)境溫度。相對于梁端斷面，跨中斷面較少受到環(huán)境影響。早齡期混凝土箱梁跨

5、中斷面與梁端斷面底板中心均呈現壓應變，而且應變值隨齡期逐漸增大。
　?。?）經影響參數和計算精度等方面綜合分析，選取適宜的混凝土橋梁收縮和徐變預測模型?；趹εc應變增量關系、混凝土收縮預測 B3模型及微預應力—固化徐變理論等方法和理論，建立混凝土箱梁時變效應耦合作用本構關系有限元模型子程序，并利用試驗數據進行驗證標定。以此為核心建立混凝土箱梁收縮徐變與溫度效應耦合作用有限元數值模型，分析早齡期混凝土箱梁收縮徐變和溫度耦合效應；對

6、比 B3模型與現行公路橋規(guī)模型用于早齡期混凝土箱梁時變效應耦合分析的精確性；探討各影響因素對早齡期混凝土箱梁應變作用規(guī)律。主要結論：在滿足現行公路橋規(guī)要求基礎上，混凝土橋梁收縮和徐變預測計算應首選B3（1995）模型和GL2000模型進一步精確分析。早齡期混凝土箱梁收縮、徐變和溫度效應耦合作用應變計算值與試驗數據較為一致，而溫度彈性應變計算值相差較大?；诂F行公路橋規(guī)模型的早齡期混凝土箱梁時變效應耦合應變大于試驗數據和B3模型耦合效應，