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钢筋混凝土早龄期约束收缩性能研究

侯景鹏  
【摘要】:现浇混凝土结构普遍存在影响其性能的早期变形裂缝问题。国内外的研究侧重于测试素混凝土材料的自由变形,实际工程中混凝土通常是配筋的,混凝土早期体积变形会受到钢筋、模板、相邻构件、地基基础等的约束而在内部产生约束拉应力,这种未成熟期强度尚低时候的拉应力可能导致构件开裂或者积累起来影响结构整体性能。约束应力大小和混凝土材料性质、结构的约束、以及环境因素有关。 试验研究方面,论文在测试混凝土基本力学参数随龄期发展变化的试验研究基础上,专门设计了针对轴向配筋构件的刚性框架端部约束收缩试验系统,并研发适用于荷载、位移、应变、温度、湿度等多源多物理量数据采集系统。在给定的温湿度环境条件下,测试配筋混凝土构件在刚性框架被动约束下从拆模开始的约束荷载、钢筋应变、混凝土应力等参数随龄期的变化,同时辅以素混凝土试件自由收缩测试和配筋构件无端约束情况下的收缩试验作对比研究。 试验设计上考虑结构的约束方式和约束程度、混凝土材料与配比、以及环境条件三方面因素的影响。试件的结构特性采用刚性框架端部约束和配筋连续内部约束两种方式表征,其中设置了三种截面配筋率和两种钢筋布置方式;混凝土材料配制包括C30普通混凝土、C60高强混凝土、C30自密实混凝土三种类型;部分试件进行了不同温湿度环境条件下混凝土收缩性能的对比。 理论分析方面,引入“约束度”以定量分析配筋和端部约束对试件收缩变形的约束程度;比较了拉伸荷载直接作用和约束变形间接作用下配筋构件开裂前后力学行为的差异,后者由于裂缝的产生和扩展造成约束变形部分释放、拉应力下跌的反复过程,使得荷载变形曲线呈“锯齿”状发展,而前者呈“阶梯”状发展;基于配筋构件裂缝宽度计算的粘结滑移理论,在假定粘结滑移区应力为线性或二次抛物线分布的情况下,通过适当假定和简化,建立全约束和部分约束条件下配筋混凝土收缩变形作用下的受力分析模型,给出初裂前后以及稳定状态时约束荷载、混凝土应力、钢筋应力的分布和计算方法,可以据此估算裂缝参数。 论文系统地测试和分析混凝土配筋构件在约束条件下早龄期力学行为,对于揭示配筋混凝土早期变形开裂机理、定量预测和控制工程结构的早期开裂有较


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