基于收缩徐变短期试验结果的高性能粉煤灰混凝土桥梁长期效应预测

以8根不同掺量的高性能粉煤灰混凝土无黏结预应力梁的收缩徐变试验为基础,提出了从混凝土模型梁短期试验值推算相应混凝土梁在该桥梁工作环境下收缩应变及徐变系数的方法,进而得出桥梁的徐变长期效应计算式;结合桥梁规范JTG D62-2004中收缩模型与徐变模型的思想,得出计算混凝土桥梁收缩应变及徐变系数的修正公式.该公式预测值与试验结果的比较表明:预测值具有较好的精度,且该预测方法不需做材料的收缩徐变试验,亦避免了从标准环境下用试验值推算桥梁工作环境下收缩徐变可能产生的误差.     

沪杭客专特大桥主梁混凝土徐变性能研究

采用"葫芦串"预应力加载方法,研究水泥等级、粉煤灰掺量、胶凝材料总量和功能组分对高性能混凝土徐变性能的影响.结果表明:高性能混凝土徐变在加载100 d后趋于稳定;PⅡ 52.5水泥配制的高性能混凝土徐变系数明显低于PO 42.5水泥配制的;8%掺量粉煤灰极大地降低了高性能混凝土的徐变系数,继续增加粉煤灰掺量,反而增大了徐变系数;440～480 kg/m3范围内的胶凝材料总量对高性能混凝土的徐变系数影响不大;减缩剂显著地降低了高性能混凝土的徐变系数,单掺纤维以及双掺纤维和减缩剂均增加了高性能混凝土的徐变系数.提出配制低徐变值混凝土的技术要点:优选52.5级水泥,粉煤灰掺量不宜大于10%,不使用纤维,建议使用减缩剂.根据研究结果配制的混凝土在沪杭客专特大桥主梁中得到应用.     

基于苏通大桥混凝土短期试验结果的徐变预测模型修正

为提高混凝土长期徐变预测精度,通过对不同加载龄期的苏通大桥用3组高强混凝土进行徐变试验,根据1个月内的试验结果,采用不同方法对ACI 209R,CEB-FIP 1990和B3徐变预测模型分别进行修正,通过比较变异系数及1年徐变试验结果,分析不同修正后模型的预测精度,结果表明,对于苏通大桥用高强混凝土,修正B3徐变模型具有最高的预测精度。     

高强混凝土收缩徐变试验及预测模型研究

通过苏通大桥连续刚构所用高强混凝土的收缩徐变试验,以及其他几组不同强度等级的高强混凝土收缩徐变试验,探讨了目前常用收缩徐变模型对高强混凝土收缩徐变的适用性。试验结果表明,高强混凝土的徐变系数一般低于常用的徐变模型预测值;而现桥规采用的CEB-FIP90收缩模型有低估高强混凝土收缩发展的危险,并且,随着混凝土抗压强度的提高,预测精度有降低的趋势。针对高强混凝土收缩徐变的特点,提出了考虑混凝土强度因素的修正收缩、徐变模型。最后运用B3变异系数法比较了这几种模型预测高强混凝土收缩徐变的精度,比较结果表明,修正收缩、徐变模型对高强混凝土收缩徐变预测的精度相对于现有模型有较大提高。     

苏通大桥连续刚构桥主梁混凝土徐变试验研究

为获得苏通大桥连续刚构桥主梁所用C60高强高性能混凝土的徐变规律,在自然环境条件下开展了不同加载龄期配筋混凝土的徐变试验。对短期徐变试验数据分析得出,5 d和7 d加载龄期的徐变发展较快,当条件许可时,建议推迟实桥节段张拉龄期,以减小早期徐变,从而减小预应力损失。长期试验结果表明,配筋高强高性能混凝土的徐变小于现行桥梁规范公式计算值,徐变发展进程也与现行桥梁规范不同。根据大量的试验结果,采用非线性回归方法对现行桥梁规范徐变计算公式进行了修正,得出实桥所用混凝土的徐变预测公式。利用该公式对分批加载的试验试件进行了计算,计算结果与试验结果符合较好。徐变试验结果和修正的徐变预测公式可为实桥的设计和施工提供参考。     

随机变温作用下徐变对预应力混凝土梁桥结构行为的影响

结合在自然环境条件下开展徐变试验和既有研究成果,对现有可考虑温度影响的徐变模型包括Fahmi提出的基于时间-温度等效原理的徐变模型、CEB-FIP(1990)模型、BP模型、B3模型和组合徐变模型进行比选,并将比选出的组合徐变模型应用于预应力混凝土梁桥的徐变效应分析中。假定徐变符合弹性徐变理论,基于初应变法解决了应用组合徐变模型进行桥梁结构徐变效应分析的问题。通过将基于组合徐变模型和依据我国公路04桥规分析得到的桥梁结构变形、应力和预应力损失结果进行比较,探究忽略实际变温对徐变影响可能导致的桥梁结构行为估算偏差。研究结果表明:考虑实际环境变温影响的徐变系数预测值与试验值更为贴近,现行徐变模型因未计入环境变温影响,可能低估了冬季和春季浇注混凝土的徐变,高估了夏季和秋季浇注混凝土的徐变;在考虑自然环境温度影响的徐变作用下,梁体下挠度可较规范值大约15.5 mm,截面应力与规范值的最大相对偏差约为10%,预应力损失可较规范值大约40%以上。随机变温作用下混凝土徐变,加剧了桥梁梁体持续下挠、混凝土开裂和预应力损失等问题。因此,在桥梁结构设计中推荐采用组合徐变模型计入实际环境变温对结构混凝土徐变行为的影响,从而为预应力束的合理布置与张拉控制、梁体预拱度的准确设置等方面提供参考。     

高性能混凝土收缩徐变性能的试验研究

试验研究了水泥用量、矿物掺合料、龄期对高性能混凝土收缩、徐变的影响规律。试验结果表明:在胶凝材料用量一定、水胶比相近的情况下,水泥用量越低,矿渣掺量越大,混凝土的收缩、徐变值越小;在高性能混凝土中宜选用比表面积低于444 m2/kg的矿渣,且矿渣和粉煤灰总掺量宜大于40%;混凝土的收缩、徐变在加载后90 d内增长较大,在120 d后趋于稳定。     

粉煤灰混凝土徐变的簇模型研究

粉煤灰混凝土(FAC)现已被广泛地应用于不同结构中。粉煤灰会改变混凝土的水化进程,使得既有基于普通混凝土试验的徐变模型对粉煤灰混凝土徐变不再适用。本文通过引入簇模型建立了粉煤灰混凝土的徐变模型,将粉煤灰混凝土看作由粗骨料和水泥砂浆组成的两相材料,同时将水泥砂浆虚拟为与水化过程相关的不断形成的簇单元的集合。粉煤灰混凝土的徐变的本质是簇单元的粘弹性变形,本文模型利用成熟度模型来描述簇单元的演化,将每个簇单元看作粘弹性单元的复合物,并且考虑了粗骨料和水泥砂浆间的应力重分布以及水泥水化过程中新旧簇单元的应力重分布。同时,通过对现有试验数据的拟合,确定了不同粉煤灰掺量下混凝土成熟度模型的相关参数和粘弹性系数。通过与其他徐变模型的对比分析,证明了本文提出的模型具有适用性较强、较为准确的优点。     

大跨径钢混组合梁桥徐变效应研究

利用大型有限元软件Midas建立港珠澳钢混组合梁桥精细化有限元模型.根据港珠澳大桥所处地理位置和气候特点,对传统的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）的徐变预测模型进行修正,建立考虑变温影响的徐变修正模型,计算得到徐变效应产生的桥梁长期挠度值以及应力变化关系.通过分析在不同初始加载时间下桥梁边跨跨中挠度最大值增长情况,总结得到了徐变在全年的发展规律.结果表明,使用该修正模型计算组合梁桥徐变效应能够适应当地季节更替明显、温度变化大的特点,能够更为精确地计算徐变效应引起的长期挠度值,为桥梁设计施工提供科学依据.     

基于温度修正徐变模型的公路大跨连续刚构桥结构状态影响分析

现行公路桥规中未考虑自然环境温度变化对徐变系数的影响,由此可能导致理论计算结果与桥梁实际状态存在较大差异。基于此,该文以规范徐变模型为基础,引入了一种能够考虑环境温度变化的混凝土组合徐变公式,通过数学函数拟合既有温度历史数据预测环境温度随时间变化历程,提出了一种考虑温度修正项的改进型规范徐变公式。以一座主跨为182 m的公路大跨预应力混凝土连续刚构桥为背景,建立徐变模型计算桥梁施工及运营典型阶段的主梁挠度及应力状态,并与规范模型进行对比。结果表明:环境温度变化对徐变系数有较大影响,因桥址地区常年气温较高,温度修正后的徐变系数终值大于规范值;环境温度变化对主梁挠度有较大影响,考虑温度修正项后主梁挠度极大值较规范模型值增长显著,其中跨中挠度最大增幅达到67.1%,建议在进行主梁挠度分析时计入环境变温效应;两种徐变模型下主梁应力随梁长变化趋势一致,应力极大值差异小。     

基于灰关联熵分析的大掺量粉煤灰混凝土导热性能影响因素研究

为了探究各因素对大掺量粉煤灰混凝土导热性能的影响,通过试验,以导热系数为主要导热性能指标,运用灰关联熵分析的手段,定量分析了水胶比、粉煤灰掺量、减水剂掺量、砂率和骨料干湿状态对大掺量粉煤灰混凝土导热系数影响的显著程度。经计算分析得出:对大掺量粉煤灰混凝土导热性能影响最大的是砂率,其次依次为粉煤灰掺量、水胶比、减水剂掺量和骨料干湿状态。在进行大掺量粉煤灰混凝土配合比设计时,从导热性能方面考虑,必须严格控制砂率。     

预应力混凝土梁开裂后抗弯刚度试验研究

为研究预应力混凝土桥梁的梁体开裂后抗弯刚度变化规律,通过6片1∶5模型试验梁的开裂试验,系统分析了有粘结和无粘结预应力混凝土试验梁在单调加载和重复加载方式下的跨中挠度及抗弯刚度变化规律.试验结果表明,梁体抗弯刚度变化与加载方式有关,重复加载条件下梁体极限承载力明显小于一次单调加载情况.在将试验数据与现行规范对比研究的基础上,指出现行规范规定对预应力混凝土梁开裂后的抗弯刚度下降规律考虑不足,无法满足在役桥梁的技术状态评估需求,并通过引入跨中弯矩修正系数的方法提出了具体的抗弯刚度修正公式.     

PC连续梁应力水平与长期变形特性

预应力混凝土梁的长期变形与应力状态密切相关。研究表明,梁体应力水平越高,其跨中长期变形与现行规范计算值间的差异越大。针对影响预应力混凝土梁桥长期性能的各主要因素,包括混凝土的收缩、徐变及预应力损失等,进行试验研究,对现行规范关于预应力混凝土梁长期性能计算的方式进行验证,并采用徐变系数?(t,t_0)的修正系数λ对其加以适当的修正。通过对比分析,发现考虑修正系数后的理论计算数据与实测数据能较好地吻合,可以更准确地预测预应力混凝土梁桥的长期变形和长期应力,进而为大跨度预应力混凝土桥梁的设计、施工及运营期间的安全提供参考依据。     

基于响应面法的钢管混凝土组合桁梁桥多尺度有限元模型修正

为建立适用于钢管混凝土桥梁的高效、高精度有限元分析模型，提出一种基于响应面法的全桥多尺度有限元模型修正方法。首先以一座钢管混凝土组合桁梁桥为工程背景建立包含全桥、组合桁梁桥面板以及钢管混凝土桁架杆件3个尺度的ABAQUS全桥多尺度有限元模型。在考虑钢管混凝土结构的特点和施工误差的基础上选取桥面板混凝土弹模、厚度，桁架弦杆内混凝土弹模，钢材弹模以及加载车辆荷载5个影响因素作为待修正参数；根据实桥试验条件选择中跨跨中挠度、下弦空管弦杆应力、墩顶钢管混凝土弦杆应力、墩顶受压腹杆应力以及桥面板顺桥向应力5个目标函数。其次采用中心复合设计方法生成了待修正参数的样本集，并将每组参数样本代入有限元模型进行计算。进而采用响应面法建立待修正结构参数和目标函数的2次多项式函数关系，结合参数显著性分析得到响应面方程。最后结合实桥试验结果对多尺度有限元模型3个尺度上的结构参数进行同步修正。结果表明：修正后的参数变化情况与依托工程的实际施工情况相符；采用修正后的参数建立的多尺度有限元模型计算值与实桥试验结果吻合良好；修正后的有限元模型具有较高的精度，可真实反映实际工程中桥梁结构的受力状态。该修正方法可为桥梁结构运营期间的健康监测、状态评估、损伤检测提供可靠的分析手段。     

钢管混凝土拱桥核心混凝土徐变效应可靠度分析

为明确钢管混凝土拱桥钢管内核心混凝土徐变对桥梁应力重分布的影响,采用"按龄期调整模量法",分别运用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2012)中公式计算所得混凝土徐变系数和轴向受压钢管混凝土徐变试验、拱肋徐变试验拟合所得混凝土徐变系数,建立可以考虑混凝土徐变过程的ANSYS模型,分析混凝土徐变对茅草街大桥建造期拱肋下挠的影响;运用拉丁超立方抽样方法,以跨中拱肋挠度和钢管应力为限值,以钢材和混凝土弹性模量、上弦和下弦钢管壁厚、腹管壁厚、徐变模型不确定性系数、核心混凝土弹性模量计算所得不确定性系数和茅草街大桥数值模型不确定性系数为参数,计算得到茅草街大桥服役期内的失效概率。结果表明:在建造期内,以基于拱肋徐变试验得到的混凝土徐变系数来计算跨中拱肋下挠值与实际实测值吻合最好,验证了模型的可靠性和精确性;在服役期内,以拱肋挠度和钢管应力为限值,当服役龄期增加到100年时,桥梁失效概率逐步增大,不同混凝土徐变系数的计算结果差异较大;以挠度为限值时,分别利用式(1)、(2)、(6)计算得到的失效概率为0.311,0.013 8和0;以应力为限值时,分别利用式(1)、(2)、(6)计算得到的失效概率为0.499,0.225和0.165 2。因此对于钢管混凝土拱桥的徐变可靠度分析来说,关键之处在于选择正确的混凝土徐变模型。     

桥梁短期实测数据修正高强混凝土收缩徐变模型与长期挠度预测

为了解大跨径预应力连续箱梁桥高强混凝土的收缩徐变规律,预测其长期变形,在箱梁跨中埋置测量传感器,直接测量混凝土的收缩应变,通过增量运算理论分离出混凝土的徐变应变,对于具体桥梁的C55高强混凝土实测数据显示,现行规范的收缩徐变模型总体上会低估高强混凝土的收缩作用,而高估徐变作用.用短期实测数据修正后的混凝土收缩徐变模型预测桥梁恒载下的长期变形,由两种类型修正式的挠度估算值与实测值的比较可知,其预测精度受混凝土短期实测应变数据的完整性、测量精度及修正式与实测数据吻合程度的影响.     

FRP徐变对FRP约束混凝土柱徐变的影响分析

综述了国内外FRP约束混凝土徐变及FRP徐变的研究现状与存在的问题。基于多轴应力状态下混凝土的徐变理论及流动率法的混凝土B3徐变模型,分别考虑外包FRP布徐变及忽略其徐变对约束混凝土柱徐变的影响,建立了FRP约束混凝土短柱在轴向荷载作用下的徐变计算模型。利用此模型对计入FRP的徐变与忽略FRP徐变的计算结果进行了对比分析,结果表明考虑FRP徐变与否计算出的理论值有一定差异。与5组试验数据相对比,考虑FRP徐变的理论值更接近于试验值。     

暴露环境下高性能混凝土的收缩徐变性能研究

混凝土的收缩徐变对结构受力及预应力损失影响显著,准确了解复掺粉煤灰和矿粉的高性能混凝土在暴露环境中的收缩徐变是一项重要任务。为了更好的服务于工程,本文结合工地现场实际情况,采用相同的混凝土材料、配合比、加载龄期及暴露环境,进行暴露环境下高性能混凝土的收缩徐变试验。试验结果表明:掺与粉煤灰与矿粉的高性能混凝土前期比普通混凝土的收缩徐变要大,之后要小于普通的混凝土收缩徐变,在100天左右趋于稳定。暴露环境使混凝土的收缩徐变出现波动,混凝土在收缩徐变的过程中出现反复现象。     

预应力混凝土箱梁桥施工阶段收缩徐变效应分析

该文以一座预应力混凝土箱梁桥--恩上立交桥为依托工程,在实测应变数据的基础上对比分析了3种目前公认较好的混凝土收缩徐变模型,即<公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范>(JTG D62-2004)(以下简称JTG D62)中的收缩徐变模型,GL2000模型和B3模型.研究结果表明,GLZ000收缩徐变模型更适合于节段施工桥梁结构施工阶段的收缩徐变效应计算.     

基于短期试验的高性能混凝土长期徐变预测

准确预测徐变是高性能混凝土结构分析可靠性的关键,混凝土的组成是影响徐变的主要因素,利用混凝土短期徐变试验对B3预测模型进行修正可以消减高性能混凝土组成对徐变的影响。数据分析表明,使用该方法预测高性能混凝土长期徐变,能提高精度,缩短试验时间,降低试验费用。