混凝土构件徐变数值分析

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目前混凝土结构形式呈现复杂化,不再局限于简单的房屋建筑结构,如大跨度桥梁、高拱坝等超长混凝土结构,这些混凝土结构在正常使用中实际受到的应力也变得复杂,这会造成结构不等的变形和裂缝问题。在持续荷载作用下,显然混凝土结构会产生徐变变形,威胁结构整体安全性和稳定性,对于超长混凝土结构来讲,如何解决在保证建筑的美观和使用情况下不设伸缩缝而造成的裂缝问题,是当今学者研究的热点。本文利用试验与模拟结合的形式,分别对混凝土结构柱和超长混凝土结构梁就徐变问题进行简单的研究分析。本文研究的两条主线:1、试验部分,采用持续荷载作用下以混凝土梁模拟受弯构件为研究对象,从混凝土强度等级、膨胀剂掺量、配筋率及加载应力四个方面,对其徐变研究分析,得出这四个因素对试件梁徐变影响趋势,为调整结构材料组合来降低徐变变形引起的开裂可能性;2、利用ANSYS有限元首先模拟混凝土强度等级和配箍率两个方面对混凝土短柱徐变变形影响情况,其次结合实验影响因素模拟超长混凝土梁的徐变情况,最后结合试验及利用软件模拟优势,对分别得出的结论进行对比分析,得出以下结论。(1)在持续荷载作用下,混凝土结构柱加载初期结构柱徐变变形加快最后趋于稳定状态,混凝土强度等级高的试件柱抗压强度大,徐变变形相对较低;混凝土结构柱受到徐变效应的影响,箍筋应力会随时间有降低的趋势;箍筋对于混凝土柱具有约束作用,可以提高其抗压强度和承载能力,箍筋配筋率越大,结构柱的徐变变形越小;因此,在控制建筑经济成本的情况下,选用较高强度混凝土与增强配筋率可以减少混凝土结构柱变形引起的开裂可能性。(2)在持续荷载作用下,超长混凝土结构梁总徐变变形曲线图、补偿徐变变形曲线图及基本徐变变形曲线图大致相同;混凝土结构梁徐变变形在初始阶段变形速度较快,持续一段时间后增长缓慢并趋于平稳状态,直到混凝土结构使用寿命结束;混凝土结构梁补偿徐变变形值(即混凝土结构梁受自身因素如自重力而引起的徐变变形值)小于结构总徐变变形值;钢筋混凝土梁徐变变形值小于素混凝土梁的徐变变形值;混凝土强度越高,混凝土结构梁的徐变变形值相对越小;因此,如果在经济成本控制中,高强度的混凝土可作为超长混凝土结构最佳选用材料,配筋可有效降低徐变变形,利用补偿混凝土收缩材料可对结构无缝设计,应力加载水平对徐变变形影响不可忽视,尤其对结构截面应力相差较大的混凝土构件更为影响严重。
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