大跨度PC刚构桥的徐变效应研究-桥梁与隧道工程专业论文.docx

摘 要 近年来，随着预应力混凝土结构，大跨度结构的蓬勃发展，混凝土的强度不 断提高，结构中的徐变现象也越来越受到人们的关注。徐变和收缩是很多材料的 固有时变特性，特别是混凝土材料，徐变从养护时便开始发展，一直持续到结构 服役期结束。随着混凝土强度、结构跨度的不断增大，徐变所产生的影响也越来 越大，特别是在预应力混凝土结构以及大跨度混凝土结构中。徐变会造成预应力 损失，从而影响预应力混凝土结构的使用性能，；大跨度结构中，徐变会降低预拱 度，是挠度增大。结构的时间依存性变形主要由徐变、弹性变形、收缩和温度变 形构成，而徐变变形大小可以达到瞬时弹性变形的 2~4 倍，因此，在结构设计中 考虑徐变对结构使用性能的影响是十分必要的。而目前大多数收缩徐变的模型都 是针对 C20~C40 的普通混凝土或者强度等级为 LC30 以下的轻骨料混凝土，但对 于预应力混凝土和高强混凝土，适用性好、精度高、计算相对简便的模型目前并 不存在，并且考虑预应力混凝土结构的大量使用这一客观事实，提出一个适合高 强混凝土的收缩徐变预测模型迫在眉睫。 在大量的资料和数据、混凝土试验以及工程实例的基础上，本文主要工作及 成果如下： ① 搜集对比国内外影响较大的各种收缩徐变预测模型，参考几种常见的徐变 机理，对中国建科院模型(1986)，欧洲混凝土学会-国际预应力协会 1978 模型 (CEB-FIP1978)，美国混凝土协会 209 委员会模型(ACI209(1982))，Bazant 和 Panula 提出的 BP 系列模型(主要是 RILEM B3 模型)，GL2000 模型以及日本土木学会推 荐的日本《混凝土示方书》中的模型，共六种模型的考量因素、数学表达式形式、 精度水准等进行了详细的定性对比分析。利用 B3 变异系数法，对各个模型的精度 进行定量的对比分析，结果反映出 GL2000 模型整体性能最优，其次是 B3 模型和 日本混凝土示方书中的模型。 ② 在已知混凝土徐变模型的前提下，提出了对应力历史进行划分的阶梯法和 脉冲法，以及对计算过程做相应基本假定的逐次法。同时，进行了高强混凝土的 收缩徐变试验，通过对比，发现已有模型与试验结果不能很好地吻合。于是在日 本规范的基础上，利用试验数据进行拟合，计算相应组合系数，得到修正的徐变 预测模型，并编制程序计算徐变度，和试验值进行对比。 ③ 在对牛角坪大桥进行长期观测后，对得到的应变和挠度数据进行分析。利 用 Python 和 Abaqus Scripting Interface 脚本接口，进行二次开发，根据符合牛角坪 大桥使用的高强混凝土的徐变规律和 ACI209（1982）提出的徐变规律创建新的材 料属性，对徐变应变和挠度进行计算。得到了应变和挠度共同符合的变形发展规 律，即在早龄期阶段，徐变应变和徐变引起的挠度均发展很快，一般 1~3 年内可 以达到 70~80%，之后随着时间推移，尽管应变和变形仍然在发展，但增长速率逐 渐放缓。 关键词：高强混凝土，连续刚构桥，预测模型，逐次法，Python 脚本 ABSTRACT Prestressed concrete structures and large-span structures, in which strength of concrete rose constantly, are booming in recent years. Creep in the structures above is paid increasing attention by people. Shrinkage and creep are intrinsic properties of many materials, especially concrete. Creep of concrete lasts from its curing period to the end of its service period. The higher strength and larger span, the more influence will be brought by creep, especially in large-span bridges and pre-stressed concrete bridges. For instance, creep leads to loss of pre-stress in pre-stressed structures and reduces camber in large-span structures. Time-dependent deformation of structures consists of creep, elast