收缩徐变引起的次内力
混凝土收缩徐变对连续桥梁体系转换的影响
表 3 混凝土收缩徐变引起主梁跨中内力变化 kN·m
位置 (跨中) 60 d 1 号主梁 190. 2 2 号主梁 182. 3 3 号主梁 179. 5 4 号主梁 180. 4 5 号主梁 186. 0
80 d 195. 9 187. 5 184. 2 184. 9 191. 8
85 d 196. 6 188. 1 184. 8 185. 5 192. 5
反循环的清孔质量好于正循环 ,反循环的清孔质量保证了灌
注质量 ,防止灌注中“断桩”“夹泥”“堵管”等常见的灌注质量事 故。
反循环钻头切削的黏土土层呈块状 ,随即被吸入钻杆内腔 , 也就是说钻渣来不及水化就被排出孔外 ,废浆量势必减少 ;另外 , 液 、渣分离较为简单 ,这样施工成本必然降低 。
反循环排渣的特点 :这种工艺方法对地层适应性广 ,可顺利 钻进各种黏土 、砂土 、卵砾石层以及基岩层 ,对于直径 500 mm～ 1 800 mm 钻孔桩施工都很适应 。
山 西 建 筑 第 35 卷 2009
第 年
15 5
期 月
SHANXI
ARCHI T EC TU R E
VMoaly. .35 2N0o0.915
·313 ·
文章编号 :100926825 (2009) 1520313202
混凝土收缩徐变对连续桥梁体系转换的影响
生此内力 。
我们对整个桥梁的混凝土收缩徐变的分析是在忽略了后连
续端混凝土和吊装主梁之间由于施工时间不同而产生的收缩徐
变速率差别基础上进行的 。我们知道后连续端一般是很短的一
段截面 ,本桥梁都控制在 0. 5 m 左右 ,而且张拉负弯矩钢筋给主 梁和湿接缝提供了很大的压应力 ,这样更加减小了新旧混凝土的 影响 。
钢筋混凝土柱收缩徐变分析
变, 并假设拉压徐变表达式相同, 然后叠加在一起。
由 基于 龄期 调整的 有效 模量 法 [ 3-4] 知, 在 变应 力作
用下的混凝土弹性和徐变应变 为 1cr
1cr
=
-
E
N Ac
( 16)
式中, E
=
Ec 1+
, 龄期 调整 的有 效模 量;
为老 化系
数, 一般取 0 8。
混凝土在初始应力作用下的徐变应变 为 0cr
建 筑 结 构 学 报 ( 增刊 1) Journa l o f Build ing Structures( Supplem entary Issue 1)
钢筋混凝土柱收缩徐变分析
傅学怡, 高 洪
(哈尔滨工业大学 深圳研究生院, 广东深圳 518055 )
摘要: 准确评估高层建筑中钢筋混凝土柱在长期荷载作用下的竖向变形是设计的一项重要任务。总的竖向 变形包括两部 分: 瞬时弹性变形和随时间变化的收缩徐变变形。钢筋和混凝土是性质不同的两种材料, 收缩徐变导致钢筋和混凝土之间 内力重分布。把钢筋混凝土柱简化为轴向受力构件进行弹性分析和收缩徐变分析。假设柱子均匀徐变, 应 力应变均匀分 布, 满足平截面假定和叠加原理。柱中混凝土应力由常应力 0c 和变应力 - 1cr 两部分构成。收缩徐变模型采用欧洲规 范 CEB-F IP( M C 1990), 计算加载龄期 t0 = 7天到计算龄期 t = 50年 (结构设计使用年限 50年 )时混凝土应力和应变。同 时考虑设计轴压比相同时, 研究不同配筋率钢筋混凝土柱初始弹性应变和收缩徐变应变以及各部分材料弹 性应力和收缩 徐变应力。通过对不同配筋率钢筋混凝土柱的收缩徐变分析, 得出柱子的最佳配筋率为 2% ~ 3% 。 关键词: 钢筋混凝土柱; 收缩徐变; 基于龄期调整的有效模量法; 最佳配筋率 中图分类号: TU375 3 文献标识码: A
结合梁中混凝土收缩徐变引起的次内力分析
泥凝胶体中游离水蒸发， 而使体积缩小 的一种物理
化学现 象 ， 不依 赖 于荷 载 而 只与 时 间有 关 的一 种 是
变形 。收缩变 形 一 般 用 时 间 ｔ ｔ的收 缩 应 变 。到
较轻 、 制造安装容易 、 能加速施工进度 、 缩短工期等
优点 ， 与钢桥 相 比具 有 节 约钢 材 、 降低 建 筑高 度 、 减
（ ） 面变形后 保持 平截 面 。 ２截
山东建材＞
３ － ２
２０ 年 第 １ ０８ 期
（） ３ 在长 期 荷 载 作用 下 ， 梁 与 混 凝 土 板 的 接 钢 触面没 有滑 移 。 （） ４ 混凝 土的瞬 时应 变 和徐 变 与应 力 成线 性 关
系。
Ｙ 为混凝 土 的 重 心 到 结 合 梁 换 算 截 面 重心 的 距离 ；
结合梁 中混凝土收缩徐变引起的次 内力分析
王 宝 万 ， 元 海 张
（ 兰州 交通 大学 土 木 工 程学 院 ， 肃 兰 州 ７０ ７ ） 甘 ３０ ０
摘
要： 根据钢 一混凝土结合 梁的受力特点 ， 考虑采用有 支架施 工方法， 由力的平衡条件 和变形协调条件 ， 分析结合 梁中由混
凝 土收缩徐 变引起 的 内力重分布 ， 以此为基 础． 进一步提 出了连续结合 梁 内力重分布的计 算方法。应用该方法分析 了两跨 连
续结合梁算例 ， 计算 了混凝土收缩徐 变引起 的 内力 重分布。研 究结果表 明 ， 混凝 土收缩徐 变对钢 一混凝 土结合 梁有显 著影
响 ， 以使 连 续 结合 梁 中 支座 负弯 矩 区的 混凝 土 产 生 裂缝 。 足 关 键 词 ： 合 梁 ； 缩 ； 变 ； 力重 分 布 ； 内 力 结 收 徐 内 次
混凝土龄期、收缩、徐变的研究进展及工程应用
3.工程应用
②在静定结构阶段，如在合龙前的悬臂施工阶段，徐变、 收缩只产生变形增量而不产生内力增量，即徐变次内 力为零。 ③在体系转化后，计算第 i 个时间间隔。并可求出已成 结构全部单元在第 i 个时间间隔内，由收缩、徐变产 生的节点力增量与节点位移增量。将上述增量分别加 到该时间间隔开始时有关的节点力与节点位移上，即 可得出该时间间隔终了时各单元的节点力和节点位移 的状态。
徐变函数 徐变系数 抗压强度的参数 加载龄期的参数 相对湿度的参数
CEB-FIP（1990）模型
CEB-FIP（1990）模型
ACI模型
ACI模型
收缩应变表达式为：
式中
( sh )max 为应变终值。
CEB-FIP(1990)模型＆ACI模型
包括这两个模型以及其他研究提出的模型，基 本上都是建立在实验室试验数据基础上的经验 公式，由于实验室特定条件的局限或研究者侧 重点的不同，不同模型所考虑的影响因素也不 尽相同，以这些结果作为依据确定的混凝土收 缩徐变模型能否直接应用于实际工程结构的分 析，须进一步审视。
衡阳东阳渡湘江大桥（主跨150m的预应力混凝土连续梁桥） 祁阳白水湘江大桥（主跨120m的预应力混凝土连续刚构桥）
3.工程应用
测试内容包括桥址环境温度场、混凝土箱梁温度、各 控制截面应变变化和挠度变化。 施工过程中，对主要工况下的应变变化进行了测试， 成桥后对桥梁进行了为期3年的跟踪观测，测试时长 接近1500天。
改变混凝土半熟龄期的途径
改变水泥矿物成分与水泥细度
硅酸三钙的水化速率快，水化热和强度发展都较快，适用于半熟 龄期小的要求；水泥细度越细，水化反应进行得越快。
采用混合材料与外加剂
桥梁工程知识点(4)
第一章绪论第一节概述1.桥梁组成: 上部结构、下部结构、支座、附属结构。
上部结构是跨越结构，是横越空间的部分（如梁桥指位于支座以上的部分) ，通常包括桥跨结构和桥面构造面构造两大部分。
上部结构的作用是跨越障碍并承受其上的桥面荷载和交通荷载。
桥面构造是指公路硷的行车道铺袋，铁路桥的道砟、枕木、轨道，以及伸缩缝、排水防水系统、人行道、安全带、路缘石、栏杆、照明系统等。
下部结构指桥梁支座以下的支承结构，它包括桥墩、桥台和桥墩台之下的基础，是将上部结构及其承受的交通荷载传入地基的结构物。
桥台设在桥跨结构的两端，它除了支承上部结构之外，还起到桥梁和路堤衔接并防止路堤下滑和坍塌的作用，其两侧做成填土或填石锥体并在表面加以铺砌，用来保证桥台和路堤的良好衔接，并保证桥头路堤的稳定。
桥跨结构与墩7台之间还设置支座，桥上还应设伸缩缝，通航河流还常设防止船只撞击墩台的防撞结构等。
二相关专业术语2.净孔径对于梁式桥是指设计洪水位上两个相邻桥墩台之间的净距。
对于拱式桥是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。
3.总孔径各孔净孔径的总和，它反映桥下宣泄洪水的能力4.计算跨径，轴心到轴心对于设有支座的梁桥，是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离；对于拱式桥，是指桥跨两相邻拱脚截面重心之间的水平距离。
桥梁结构的力学计算，是以计算跨径为基础的。
5.标准跨径对于梁式桥，公路是指两相邻桥墩中线之间的距离，或桥墩中线与桥台背前缘之间的距离：铁路梁式桥特大桥：多孔跨径总长大于1000米，单孔跨径大于150米大桥：1000米大于多孔跨径总长大于100米 150米，大于等于单孔跨径，大于等于40米桥长梁桥系指桥台挡砟前墙之间的长度：供桥系指拱上侧墙与桥台侧墙之间两伸缩缝外端之间的长度，钢架桥系指钢架顺跨度方向外侧间的长度。
6.四按结构体系分类7.梁式桥：简支梁、连续梁、悬臂梁梁式桥在竖向荷载作用下，支座只产生竖向反力，梁部结构只受弯剪（有时也受扭），不承受轴向力。
浅析混凝土收缩徐变的影响因素
（2） 室外环境对混凝土收缩具有较大影响，主要 影响因素为湿度和温度，其中湿度的影响较大。
（3） 徐变对预应力混凝土桥梁具有较大影响，其 影响是多方面的，在施工及设计过程中应注意。
参考文献： [1] 夏心红，等. 钢筋混凝土轴压构件分批加载时收缩徐变分析
[J]. 华中科技大学学报，2006，(4)：48- 56． [2] 胡狄. 预应力混凝土桥梁徐变效应分析[D]. 长沙：中南大学，
1 沉陷
沉陷是公路施工完成后，随着时间的延长与荷载 的作用，路基在垂直方向上常会产生较大的变形。沉 陷从反映在路面上的结果分为不均匀下沉、局部沉
陷、整体下沉三种类型。沉陷是多年冻土地区最常见 的公路路基病害，如在214线的鄂拉山段、K446+000 处阳坡一侧路面出现约200m长的沉陷，路表面呈波浪 状，沉陷量达10～20cm，并有纵向裂缝存在。
混凝土在浇筑后，长期处于自然环境中，受环境 的影响很大。对混凝土产生影响的环境因素主要有温 度、相对湿度、空气中的二氧化碳以及水环境中的盐
类侵蚀，其中温度和相对湿度对混凝土的影响较大。
2 试验
浇 筑 8 根 混 凝 土 圆 柱 ， 高 600mm， 横 截 面 直 径 150mm，采用C50混凝土。每个圆柱体中部预埋埋入 式表面应变计，在拆模之后圆柱体两侧各安装一个机 械式千分表以测量柱体变形。其中，4根为混凝土收 缩对比柱 （2根室内放置、2根室外放置），4根混凝土 柱进行加载以测试徐变。试验室内温度22.7℃，相对 湿度55%。试验柱如图1所示，试验结果见表1。
混凝土的收缩徐变分析
混凝土的收缩徐变Q：这两个概念其实应该分开理解，但是由于平时总是放在一起念。
所以有时候容易混淆二者差别。
徐变概念：在长期荷载作用下，混凝土的变形随时间而不断增大的的现象。
产生徐变的原因还没有定论，通常情况下可那么理解：1.混凝土内部的水泥凝胶体在外荷载作用下产生粘性流动，把压力传递给集料，使集料的变形逐渐增大，而导致混凝土的变形。
（应力较小是占主要作用）2.混凝土内部的微裂缝在荷载长期作用下逐渐放大，形成宏裂缝。
而导致混凝土变形。
（应力较大时占主要作用）影响混凝土徐变的主要因素：1.长期作用应力的大小。
2.受荷时混凝土的龄期（硬化强度）。
受荷时混凝土龄期越短，混凝土中尚未完全结硬的水泥胶体越多导致徐变越大。
因此混凝土过早的受荷（即过早的拆除底板）对混凝土是不利的。
影响徐变其他因素：1.混凝土组成。
水灰比越大，水泥用量越多，徐变越大。
2.外部环境。
养护温度越高，湿度越大，水泥水化作用越充分，徐变越小。
3.构件的体积与表面积。
与水分的逸发有关。
收缩概念：混凝土在空气中结硬时，体积会缩小。
收缩比膨胀要大得多，所以一般只考虑收缩。
产生收缩的原因：1.水泥凝胶体本身体积减小（干缩） 2.混凝土失水（湿缩）影响收缩主要因素：混凝土内部组成跟外部环境。
收缩应力机理：混凝土收缩导致体积有减小的趋势，但是结构约束会限制这个趋势。
因此当自由收缩受到限制的时候，混凝土会产生拉应力。
在钢混结构中，收缩会使钢筋产生压应力，混凝土产生拉应力。
如果结构截面配筋过多，有可能会导致收缩裂缝。
在预应力混凝土结构中，收缩会导致预应力失效。
得出结论：1.徐变于桥梁结构使用阶段的外部荷载作用情况密切相关。
外荷载产生的应力的大小将直接影响徐变的大小。
由于桥梁在运行阶段所受到的应力一般大于0.5fc。
所以结构徐变与应力呈非线形变化，因此徐变的问题属于非线形问题。
2.外荷载对徐变影响占主导作用，因此可近似理解为没有外荷载即不考虑徐变影响。
而显然这种假设是不可能成立的。
李乔说桥7：漫谈桥梁次内力（下）
李乔说桥7：漫谈桥梁次内力（下）4、混凝土收缩、徐变引起的桥梁结构次内力混凝土收缩使构件尺寸变短，这与温度降低产生的变形特征相同，因此其引起的次内力跟温度降低引起的次内力规律也基本相同，二者唯一的区别是，收缩变形随着时间推移而逐渐增长。
所以这里不详细讨论收缩引起的次内力。
混凝土徐变跟温度变化也有类似之处，都是引起材料的变形，但同时也有明显的区别，徐变变形要在混凝土受力的情况下才会发生，而温度变形则不需要受力就能发生。
混凝土徐变还有一个特点，就是其变形跟受力变形（弹性变形）具有相同的趋势，包括变形的大小和方向。
现在采用最为广泛的线性徐变理论就是假定徐变变形(如徐变应变εc)与弹性变形(如弹性应变εe)成正比，二者的比例系数就是徐变系数φ，即：φ=εc/εe。
徐变的另一个特点是其时间相关性，它随着时间的推移而不断增长，最长可持续几十年。
了解了混凝土徐变的上述特点以后，就可以分析由它引起的桥梁结构次内力的机理和规律了。
仍然以混凝土连续梁桥为例进行说明，并假定该桥采用悬臂浇筑施工方法，忽略桥墩的徐变（实际上桥墩会由于徐变而发生缩短的）。
该梁是预应力混凝土连续梁，本节只分析自重作用下的徐变次内力，对于预应力的徐变次内力，将在下个小节讨论。
该桥施工过程中的几个关键状态如图6所示，其中图6a为边跨即将合龙的状态（最大双悬臂阶段，为简单，假定无边跨现浇段），图6b为中跨即将合龙的状态（最大单悬臂阶段），图6c为合龙后的状态（成桥阶段）。
图6 连续梁混凝土徐变引起的次内力在边跨合龙前的最大双悬臂阶段（图6a），在自重作用下，结构弹性变形为两悬臂均从其初始安装线形向下发生挠曲，因此其在以后的很长时间内，假如没有约束，徐变变形也会按照这样的趋势（向下挠曲）发展（图6a）。
当边跨合龙后（图6b），左边跨的徐变变形（向下挠曲）受到了边支座A的限制，若中支座B此时已经解除了施工临时固结而可以转动，则结构就仍然可以自由变形。
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收缩徐变引起的次内力
摘要：收缩徐变是混凝土的时效特性，对于钢-混凝土结合梁桥来说，收缩
徐变引起结构的变形及内力变化是不可忽略的，在设计、施工及后期运营中必须
充分考虑其影响。
收缩徐变会使混凝土结构产生较大的附加内力（次内力）。
本文对次内力的概念进行了简述并介绍了收缩徐变次内力的产生原理。
关键词：收缩；徐变；次内力
引言
由于混凝土的收缩和徐变的影响，混凝土结构将随时间增加结构变形不断增
大的现象。
一般徐变变形比瞬时弹性变形大 1～3 倍[1]，对于混凝土结构来说，混凝土徐变收缩是随机特性，混凝土的收缩徐变特性在结构受力变形的过程中发
挥着重要作用。
由于收缩徐变影响，将引起混凝土施工和运营阶段的挠度变化、
预应力损失及体系转换后的内力重分布等，甚至导致线形与设计时严重不符。
对
于长期承载的大型结构体系，其徐变变形值可以超过弹性变形的三倍以上。
1 混凝土的收缩徐变特性
1.1混凝土的收缩
混凝土收缩是由于混凝土内游离水不断的蒸发,而导致体积变小的一种现象, 它是只与时间有关的一种变形。
混凝土的收缩变形包括多种表现形式，如混凝土
的凝缩变形、干缩变形、收缩变形、冷缩变形、碳化收缩变形等等。
1.2混凝土的徐变
徐变是指结构在荷载作用下随时间的推移而变形逐渐增加的现象。
在荷载长
期作用下，混凝土体游离水不断蒸发，使胶体缩小从而形成徐变变形。
徐变应变
是随荷载作用时间的增加而逐渐增加的，
但其增加的速度又是随时间递减的。
现代徐变理论研究认为，混凝土徐变量的大小常常用徐变度、徐变系数、徐变函数等指标描述。
2.混凝土收缩徐变的分析方法[2]
混凝土收缩徐变过程非常繁杂，并且难以精确预测，对桥梁结构会产生长远的影响。
徐变计算理论主要包括：有效模量法、老化理论、弹性徐变理论、弹性老化理论以及继效流动理论[3]
2.1老化理论
老化理论认为徐变速率与加荷期龄之间没有系。
老化理论计算的好处是只用算出一条徐变曲线。
其方程式简化为：
2.2弹性徐变理论
弹性徐变理论(又称迭加法)其方程如下：
2.3弹性老化理论
弹性老化理论又叫流动率法(RF法)。
该理论表达式为：
2.4继效流动理论
继效流动理论主要将徐变变形分为可恢复徐变变形和不可恢复流动变形两部分。
其方程如式下：
其中为可恢复徐变，为不可恢复徐变。
在交替增加或减少荷载时，用该方程得出的结果与试验值比较符合，特别是当混凝土所受应力处于衰减状态时，计算值与实际值更加符合[3]。
3对次内力的认识与分析
3.1次内力的基本概念
次内力是在超静定结构中产生的。
得结构次内力的基本概念：超静定预应力混凝土结构在各种内外因素的综合
影响下，结构因受到被迫的挠曲变形或轴向伸缩变形，而在结构多余约束处产
生多余的约束力，从而引起结构附加内力。
其中次弯矩的量级比较大，对于构件
的抗裂度和强度有不可忽视的影响[4]。
3.2收缩徐变对次内力的影响
一般来说，混凝土徐变收缩对结构的变形和内力分布及结构内截面(在组合
截面情况下)的应力分布产生的影响可归为以下:
(1)由于混凝土的收缩徐变作用，结构在受压区处会挠度变大，例如梁、板
等桥梁结构。
(2)徐变会加大偏压柱的初始偏心增大，将会使其承载能力相应降低。
(3)而徐变和收缩将导致预应力混凝土构件中预应力的损失。
(4)徐变将导致组合截面(不同材料组合的截面如钢筋混凝土组合截面)上应
力重分布。
(5) 在超静定结构中，徐变会引起结构的徐变次内力。
(6)混凝土收缩会引起较厚构件(或在结构的截面形状突变处)表面处开裂。
3.3收缩徐变的次内力计算原理
在计算混凝土收缩徐变的次内力时，常用狄辛格方法，而该法的计算结果却
偏大。
若考虑滞后弹性效应，则可采用换算弹性模量法或扩展的狄辛格方法[5]。
(1)狄辛格方法
在时间增量内通过建立增量变形协调微分方程来求解结构徐变次内力，未考
虑滞后弹性影响。
(2)换算弹性模量法
用超静定结构的力法方程基础上求解结构次内力，是一种近似求解方法。
(3)扩展的狄辛格方法
扩展狄辛格方法可适用于施工阶段持续时间较长的结构中求解徐变次内力，
考虑了滞后弹性影响。
4结语
混凝土收缩徐变产生的次内力对结构影响非常大，所以在在结构设计施工及
使用阶段应该充分考虑，防止病害发生，产生较大经济损失。
[1]惠荣炎，黄国兴，易冰若. 混凝土的徐变. 北京：中国铁道出版社，
1988
[2]徐锦. 连续梁桥的混凝土收缩徐变试验研究及效应分析[D].重庆交通大学,2008.
[3] 刘胜锋．大跨度连续刚构桥徐变下挠分析[D]．重庆：重庆交通大学．2010．
[4]刘杰．预应力混凝土结构徐变效应的计算理论及计算方法研究[D]．长沙：中南大学．2009．
[5]李传习,夏桂云.大跨度桥梁结构计算理论[M]. 北京:人民交通出版
社,2002。