考慮時(shí)間因素的混凝土結(jié)構(gòu)分析方法.pdf

1、大跨度、高耐久性、使用性要求高等都是現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)重要特征。為了保證這些結(jié)構(gòu)在整個(gè)生命周期內(nèi)安全使用，在設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行精致、全面的分析。無(wú)論是混凝土結(jié)構(gòu)上的作用，還是結(jié)構(gòu)本身都是隨時(shí)間變化的。合理和較為精確的結(jié)構(gòu)計(jì)算分析和設(shè)計(jì)必須考慮要時(shí)間因素的影響。本文對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)考慮時(shí)間因素影響的分析和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。論文主要的研究?jī)?nèi)容和取得的研究成果可以歸結(jié)為以下：1.分析材料與時(shí)相關(guān)的性能，重點(diǎn)介紹混凝土各種變形的特點(diǎn)和

2、計(jì)算表達(dá)公式，利用變分原理， 建立了具有普遍適用性的材料本構(gòu)方程；2.系統(tǒng)介紹了徐變、收縮計(jì)算理論的歷史演變，利用積分中值定理提出了新的時(shí)變計(jì)算模量法， 并改進(jìn)了逐步計(jì)算方法。最后給出了適用于簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的徐變有限元逐步計(jì)算方法 和遞推方法。3.建立考慮時(shí)間因素的混凝土截面應(yīng)力應(yīng)變分析方法，提出截面時(shí)變計(jì)算剛度的概念和靜定混 凝土結(jié)構(gòu)變形的計(jì)算方法，并編制相應(yīng)的計(jì)算程序；4.利用時(shí)變計(jì)算剛度概念，建立考慮時(shí)間

3、因素的超靜定混凝土結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算方法，并編制相 應(yīng)的計(jì)算程序；5.在傳熱學(xué)基本原理的基礎(chǔ)上，利用有限元理論，建立混凝土結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)和溫度效應(yīng)的時(shí)程分 析方法。并提出便于工程實(shí)用的簡(jiǎn)化溫度場(chǎng)分布和相應(yīng)的溫度效應(yīng)計(jì)算方法；6.本文根據(jù)混凝土材料構(gòu)造特點(diǎn)，建立了能反映混凝土凍融循環(huán)損傷影響的二氧化碳和氯離子 侵入模式，修正了傳統(tǒng)的基于恒定碳化系數(shù)和恒定氯離子入侵系數(shù)的計(jì)算方法并提出了惡劣 環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性使用年限的預(yù)測(cè)

4、技術(shù)。對(duì)算例的數(shù)值模擬計(jì)算表明：對(duì)于海洋、寒 冷地區(qū)等惡劣環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性使用年限會(huì)明顯降低，采用高性能混凝土并盡量增 加混凝土保護(hù)層厚度取值是提高其使用年限的有效措施。7.引入時(shí)變廣義可靠度概念并建立相應(yīng)的計(jì)算模式，提出了基于可靠性分析的耐久性優(yōu)化設(shè)計(jì) 方法。對(duì)十六米跨度鐵路混凝土橋梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)(圖號(hào)：專橋1023)進(jìn)行的耐久性優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié) 果表明：(1)影響耐久性的主要因素是氣候環(huán)境，混凝土質(zhì)量和保護(hù)層厚度；(

5、2)應(yīng)根據(jù)不同的 環(huán)境情況，設(shè)計(jì)使用壽命劃分不同的保護(hù)層厚度取值范圍，選取允許的最大保護(hù)層厚度在經(jīng) 濟(jì)上將是最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。8.結(jié)合我國(guó)首條磁懸浮列車、上海地鐵線建設(shè)項(xiàng)目的研究，進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)和溫度效應(yīng)， 泵送混凝土收縮、徐變基本特征值，混凝土梁時(shí)變變形等項(xiàng)目的試驗(yàn)研究。磁懸浮列車溫度 場(chǎng)和溫度效應(yīng)實(shí)測(cè)值與計(jì)算值吻合。高流動(dòng)性泵送混凝土的收縮、徐變特性試驗(yàn)研究表明：1) 收縮應(yīng)變終極值的實(shí)測(cè)值大約要比規(guī)范計(jì)算

6、值大一倍；2)徐變終極值的實(shí)測(cè)值與規(guī)范計(jì)算值 比較接近；3)實(shí)測(cè)的收縮應(yīng)變隨時(shí)間的發(fā)展規(guī)律與規(guī)范比較接近，但徐變的發(fā)展規(guī)律在早期 要比規(guī)范的發(fā)展規(guī)律快得多。對(duì)城市軌道交通用預(yù)應(yīng)力混凝土梁長(zhǎng)期變形試驗(yàn)研究表明：上 海軌道交通二號(hào)線東延伸段高架橋梁從張拉完畢到鋪設(shè)軌道時(shí)間對(duì)徐變拱度影響很大，若大 于5個(gè)月，其拱度變化對(duì)以后行車安全和舒適度不會(huì)產(chǎn)生影響。關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；時(shí)間因素；時(shí)變剛度；徐變；溫度效應(yīng)；有限元；耐久