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早龄期混凝土受压徐变的非线性模型

江鹏  
【摘要】:混凝土的徐变将导致截面应力或结构内力重分布、变形增加等效应,是影响结构长期性的重要因素。早龄期混凝土徐变度比硬化混凝土更大,徐变效应更加明显。对某些组合结构、高耸结构或地下结构而言,混凝土在早龄期加载是较为普遍的现象。此时,由于早龄期混凝土处于低强度状态,施加的应力与混凝土即时强度的比例较高,早龄期混凝土徐变计算不再满足线性叠加原理,呈现出非线性徐变特征。早龄期混凝土非线性徐变的机理尚不明晰,计算模型较少关注非线性问题。从目前研究来看,高应力级别下,硬化混凝土中的非线性徐变被认为与混凝土内部微裂纹有关,而早龄期混凝土徐变的非线性几乎没有研究。模型方面,现有的徐变模型多以加载龄期为7天以上的混凝土作为研究对象,这些硬化混凝土模型不能准确描述早龄期混凝土的徐变规律。本文主要工作如下:1)总结了既有的早龄期徐变试验、非线性徐变试验的研究成果,分析了混凝土早龄期加载的徐变非线性特点,基于粘弹塑性理论,讨论了各种流变元件对非线性徐变的适应性,建立了早龄期混凝土非线性徐变的复合流变模型;2)开展早龄期混凝土徐变试验。对养护龄期为2天的混凝土试件进行徐变测试。试件共两组,每组又分为0.2/0.4/0.6/0.8四个应力级别,获取不同应力级别下徐变的发展情况;两组试件分别在龄期10天和25天时进行卸载,以测量徐变恢复变形。3)对持荷级别为0.38和0.74的早龄期混凝土试件进行了声发射检测。试验结果表明,应力级别越高,徐变过程中声发射撞击数越多;单位时间内的撞击数随持荷时间增加而衰减。声发射撞击的发生规律与非线性徐变增量的发展十分相关,根据这个关系,本文给出了徐变损伤与非线性徐变增量的函数关系。通过对撞击信号特征参数的分析,本文认为早龄期混凝土单轴受压徐变过程中主要产生张拉型微裂纹,而几乎不产生剪切型微裂纹;4)根据试验结果对所建立的模型进行参数回归,并与既有硬化混凝土徐变模型、既有非线性徐变处理方法进行对比。结果表明,B3模型是最接近试验结果的模型,误差在20%以内;MC2010模型较适用于线性阶段的早龄期徐变,不宜用于非线性徐变的分析;ACI 209R模型、GL2000模型不宜用于早龄期徐变分析,误差相对较大。此外,应用本文模型与其他文献试验数据进行对比分析,模型计算结果偏小,误差基本在20%以内。


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