摘要收缩和徐变是混凝土材料本身固有的时变特性,正确的估计和预测收缩徐变对大型预应力混凝土桥梁(尤其是城市轻轨高架桥梁中的预应力混凝土箱梁)的反拱和挠度及长期变形的影响,是我国当前城市轨道交通建设工程设计与施工中急待研究解决的问题。

国内对混凝土收缩徐变预测模型虽然已经开展过一些研究,但限于当时的技术水平和条件,所建立的混凝土收缩徐变预测模型过于粗略,难以适应我国现代混凝土结构和大型预应力混凝土结构的发展要求,急需改进。

关键词：收缩徐变挠度ABSTRACTShrinkage and creep are time-varying characteristic of concrete material itself inherent,correct estimation and prediction of shrinkage and creep of large prestressed concrete bridge for elevated light rail transit(especially the prestressed concrete box girder bridge)of the arch and the influence of deflection and deformation for a long time,is our country the current engineering design and construction of urban rail transit construction urgent to solve the problem.Though domestic contraction of concrete creep prediction model has been conducted some research,but limited to the technical level and conditions,the established shrinkage of concrete creep prediction model is too rough,difficult to adapt to our country the development of modern concrete structure and large prestressed concrete structure requirement,be badly in need of improvement.KEY WORDS:Shrinkage creep deflection目录第一章绪论 (1)1.1研究的背景和问题的提出 (1)1.2研究的目的和主要内容 (2)第二章混凝土徐变 (4)2.1徐变 (4)2.2影响混凝土徐变的内部因素 (4)2.2.1水泥的品种 (4)2.2.2水泥的细度 (4)2.2.3骨料孔隙率 (4)2.2.4水胶比 (5)2.2.5灰浆率 (5)2.2.6外加剂 (5)2.3影响混凝土徐变的外部因素 (6)2.3.1加载龄期 (6)2.3.2持荷时间 (6)2.3.3相对湿度 (7)2.3.4碳化 (7)2.3.5构件尺寸 (7)2.3.6加荷应力 (8)2.4徐变恢复 (8)2.5徐变机理 (9)2.6流变模型 (9)2.7徐变表达式 (10)2.7.1徐变计算理论 (12)2.8徐变计算理论的发展方向 (14)2.8.1非线性徐变 (14)2.8.2多轴应力状态 (14)2.8.3新型材料的徐变研究 (14)第三章混凝土收缩 (15)3.1混凝土收缩 (15)3.2影响混凝土收缩的主要因素 (15)3.2.1用水量影响收缩 (15)3.2.2水泥影响收缩 (15)3.2.3集料等因素影响收缩 (16)3.2.4环境及养护影响 (16)第四章结论 (17)参考文献 (18)第一章绪论1.1研究的背景和问题的提出混凝土的收缩和徐变是混凝土材料本身固有的时变特性,会导致混凝土结构受力与变形随着时间的变化而变化,对混凝土结构的受力性能及长期变形影响很大。

如在预应力混凝土结构中,由于混凝土的收缩和徐变,预应力会逐步减小,达不到预期的效果;在分段施工的桥梁中,由于结构体系的转换,前期结构产生的徐变变形增量受到后期结构的约束,将在结构中产生徐变次内力和支座次反力[1-2]，在高层建筑中,由于混凝土的收缩徐变,施工过程也会导致结构内力重分布,与不考虑混凝土收缩徐变效应的分析结果将有较大不同[3-6];在大跨度的结构中,混凝土的徐变会逐步降低其预拱度,使结构的使用性能受到影响。

只要结构中存在混凝土,混凝土的收缩和徐变便始终存在着;而只要结构对混凝土的变形敏感,混凝土的收缩徐变效应分析便是结构分析中必不可少的一部分。

当前,随着混凝土材料的不断革新,结构向大跨、高层及截面复合方向发展,以及对结构性能研究的进一步深入，对混凝土收缩徐变的研究就显得尤为重要。

从19世纪第一次观测到混凝土的收缩和Hatt在1907年首先发现混凝土的徐变至今,国内外一大批专家和学者对这一课题开展了长期的研究工作,虽然已经取得了一批重要的成果。

但正如Bazant所言[1],混凝土的收缩徐变现象还远没有被完全掌握。

混凝土收缩和徐变的机理及影响因素十分复杂,各有特点,又相互关联,对混凝土收缩徐变机理和影响因素的认识直接关系到对结构收缩徐变的正确分析。

对结构收缩徐变效应分析的有效性取决于对混凝土收缩应变和徐变系数的计算及结构分析方法的选用。

在缺乏试验资料的情况下,混凝土收缩应变和徐变系数的计算更多的依赖于己有的收缩徐变预测模型。

我国关于混凝土收缩徐变的试验研究起步较晚,在1982~1986年曾进行了系统的试验研究,提出了普通混凝土和轻骨料混凝土收缩徐变计算的建科院(1986)模型，有关成果已经应用于我国的一些设计规范。

但囿于当时的条件,建立的模型已经很难适应现代混凝土结构和预应力混凝土结构的发展要求,急待改进。

与此形成鲜明对比的是,国外关于混凝土收缩徐变的基础研究如火如茶,混凝土收缩和徐变的各种预测模型不断被提出和更新,令人眼花缭乱。

其中影响较大、应用较多的有eEB一FIP系列模型、Aex209系列模型、Bs系列模型、B一P系列模型等。

这些模型考虑的因素各有差异,计计算精度也不尽相同。

我国在JTJ023一85《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中采用的混凝土收缩徐变预测模型,即eEB一Fxp(1978)模型,在CEB一Flp模式规范中早已被更新的CEB一FIP(1990)模型取代。

对国外最新的混凝土收缩徐变预测模型进行深入研究,比较分析这些模型的优劣,在可能的情况下以国内的研究为基础,参考这些国外模型,提出能适应我国混凝土结构和预应力混凝土结构发展要求的预测模型,为规范修订和工程设计计算提供参考,已是一项干分迫切的任务。

在混凝土收缩徐变效应分析方法方面,前后提出应用的方法主要有三种:微分方程解法、代数方程解法和有限元法。

EDischinger在20世纪30年代首先提出了混凝土超静定结构收缩徐变分析的微分方程解法。

这种微分方程求解方法的缺点主要在于为了便于求解所作的一些假定与实际情况偏离较大,不能适应任意的收缩徐变表达式。

其次,微分方程解对多次超静定结构十分复杂。

1967年,H.Tr6st 教授引进了松弛系数的概念,推导出应力一应变关系的代数方程表达式,徐变次内力问题可以采用代数方程求解,并且可以选择合乎实际情况的徐变系数表达式,既简化了计算,又提高了精度。

1972年z.RBazant教授对H.Tr6st公式进行了严密的论证,形成了Tr6st一Bazant代数方程解法(即不B法)。

采用这种方法分析混凝土结构的收缩和徐变效应的基本原理都是力法,力法本身的缺陷也使其应用具有较大的局限性。

随着计算机技术的进步和结构有限元分析方法的发展应用,T-B法与有限元基本原理相结合产生的按龄期调整有效模量的有限元解法,在混凝土结构的收缩徐变分析中得到广泛应用。

这种方法具有较多的优越性,很多文献都有所提及,还出现了专门的计算程序。

但关于这种方法的介绍大多过于粗略,考虑的因素也不够全面,不利于编程推广应用。

详细推导同时考虑混凝土收缩和徐变的有限元基本方程,阐述采用有限元法求解混凝土收缩徐变效应的详细步骤,并研制相应的有限元分析程序,具有重要的理论意义和实用价值。

1.2研究的目的和主要内容本文的目的是在广泛收集国内外关于混凝土收缩徐变研究资料的基础上,对混凝土的收缩徐变机理进行较为全面和深入的研究,加深对混凝土收缩徐变本质的理解;通过对国内外一些常用的收缩徐变计算的数学模型的比较研究,摸清楚各模型的特点和存在的问题,进而提出简单实用且又有一定计算精度的预测模型,为大型预应力混凝土桥梁的设计计算提供一个实用工具,同时也为我国混凝土桥梁设计规范修订提供科学依据;通过能量原理详细推导混凝土收缩徐变有限元分析的基本方程,为研制混凝王收缩徐变分析的有限元程序奠定坚实的基础;根据本文提出的混凝土收缩徐变预测模型,研制相应的计算机程序,对我国轻轨高架桥梁部分预应力箱梁的变形进行计算,检验观测成果,确定合理的铺轨施工时间,为设计和施工提供科学依据和参考。

第二章混凝土徐变2.1徐变徐变是指在持续荷载作用下，混凝土结构的变形将随时间不断增加的现象。

一般徐变变形比瞬时弹性变形大1~3倍。

指混凝土在外荷载作用下，立即产生瞬时弹性变形。

随着时间的增长，混凝土变形逐渐增加，该变形扣除补偿变形即为徐变变形。

定义单位应力作用下的徐变变形为徐变度。

2.2影响混凝土徐变的内部因素2.2.1水泥的品种水泥品种对混凝土徐变的影响不大，水泥品种对徐变的影响就是它对混凝土强度的影响来说的。

因此，在早龄期加荷载情况下，徐变以快硬、普通和低水化热水泥的次序增加。

具体来说，徐变增加的次序是矾土水泥、速凝水泥、硅酸盐水泥、矿渣水泥、低水化热水泥和火山灰质水泥。

[7]2.2.2水泥的细度水泥细度影响混凝土早期的强度。

因此影响混凝土徐变。

细度越大初期徐变徐变越大但是1年以后就变得小了。

由于最细水泥的混凝土强度高速增长，是实际应力比急剧下降所致。

2.2.3骨料孔隙率一般孔隙率大，其弹性模量就低，强度低，徐变就大。

2.2.4水胶比混凝土水灰比是影响徐变的主要因素。

水灰比大的混凝土，水泥颗粒间距大、孔隙多，毛细管径大、质松强度低，徐变就大。

2.2.5灰浆率单位体积混凝土内水泥浆含量称为灰浆率。

他综合反映了水泥用量和用水量的影响，也反映了骨料体积含量的影响。

混凝土中产生徐变的物质主要是水泥浆体，实验表明，若保持强度不变，徐变随灰浆率的增加而增加，两者近似成正比。