橋梁收縮徐變及Midas實(shí)現(xiàn).ppt

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1、橋梁載荷效應(yīng)收縮、徐變效應(yīng)分析及Midas實(shí)現(xiàn)蘭州交通大學(xué)土木學(xué)院蘭州交通大學(xué)—lpz內(nèi)容徐變和收縮的概念徐變和收縮的影響徐變和收縮的基本理論徐變和收縮的有限元計(jì)算蘭州交通大學(xué)—lpz參考資料范立礎(chǔ)《橋梁工程》中連續(xù)梁次內(nèi)力部分惠榮炎《混凝土的徐變》黃國(guó)興《混凝土的收縮》周履《收縮徐變》徐光輝《橋梁結(jié)構(gòu)分析》肖汝城《橋梁結(jié)構(gòu)分析程序系統(tǒng)》等蘭州交通大學(xué)—lpz1、徐變和收縮的基本概念徐變變形結(jié)構(gòu)在外荷載作用下產(chǎn)生變形，一般建筑力學(xué)中采用簡(jiǎn)單的虎克定律描繪應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系，把材料看成理想彈性體，應(yīng)力一應(yīng)變成正比。實(shí)際上，應(yīng)力——應(yīng)變曲線不呈直線，而是緩慢向水平軸線傾斜的曲線，即應(yīng)力滯后于應(yīng)變

2、。這種性質(zhì)稱為材料的“非彈性行為”，具體內(nèi)容分為塑性和徐變兩類。蘭州交通大學(xué)—lpz塑性與時(shí)間無關(guān)，只與應(yīng)力大小有關(guān)，而徐變研究的是結(jié)構(gòu)材料在任意荷載、任意小的應(yīng)力作用下隨時(shí)間增長(zhǎng)所產(chǎn)生的非彈性性質(zhì)?；炷恋男熳冃再|(zhì)在結(jié)構(gòu)中可能引起兩種現(xiàn)象，其中一種是應(yīng)力不變，但變形隨著時(shí)間的增加而增大，稱為“徐變變形”。蘭州交通大學(xué)—lpz收縮混凝土的收縮是混凝土硬固由于所含水分的蒸發(fā)及其它物理化學(xué)的原因(但不是由于應(yīng)力的原因)產(chǎn)生的體積的縮小。與收縮相反的是混凝土凝固因含水量的增加也導(dǎo)致的體積的增加。蘭州交通大學(xué)—lpz徐變和收縮變形tPPδ徐變蘭州交通大學(xué)—lpz在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，徐變、收縮與溫度應(yīng)變

3、是混雜在一起的。從實(shí)測(cè)的應(yīng)變中，應(yīng)扣除溫度應(yīng)變和收縮應(yīng)變，才能得到徐變應(yīng)變。而在分析計(jì)算中溫度應(yīng)力與溫度應(yīng)變往往單獨(dú)考慮，徐變與收縮則往往在一起考慮。2、徐變和收縮的影響蘭州交通大學(xué)—lpz徐變變形的有利影響大體積混凝土中，徐變可降低溫度應(yīng)力，減小收縮裂縫在結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中區(qū)域和因基礎(chǔ)不均勻沉降引起局部應(yīng)力的結(jié)構(gòu)中，可削減應(yīng)力峰值等。蘭州交通大學(xué)—lpz收縮、徐變變形的不利影響在鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等配筋構(gòu)件中，隨時(shí)間而變化的混凝土徐變、收縮受到內(nèi)部配筋的約束將導(dǎo)致內(nèi)力的重分布；預(yù)應(yīng)力損失實(shí)際上也是預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件內(nèi)力重分布的一種。預(yù)制的混凝土梁或鋼梁與就地灌筑的混凝土板組成的結(jié)合梁，將

4、由于預(yù)制部件與現(xiàn)場(chǎng)澆筑部件之間不同的徐變、收縮值而導(dǎo)致內(nèi)力的重分布。同樣，梁體的各組成部分具有不同的徐變、收縮特性者亦將由于變形不同、相互制約而引起內(nèi)力或應(yīng)力的變化。蘭州交通大學(xué)—lpz收縮、徐變變形的不利影響（續(xù)）分階段施工的預(yù)應(yīng)力混凝土超靜定結(jié)構(gòu)，在施工過程中發(fā)生體系轉(zhuǎn)換時(shí)，從前期結(jié)構(gòu)繼承下來的應(yīng)力狀態(tài)所產(chǎn)生的徐變受到后期結(jié)構(gòu)的約束，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)力與支點(diǎn)反力的重分布。蘭州交通大學(xué)—lpz收縮、徐變變形的不利影響（續(xù)）另外，外加強(qiáng)迫變形如支座沉降或支座標(biāo)高調(diào)整所產(chǎn)生的約束內(nèi)力，也將在混凝土徐變的過程中發(fā)生變化，部分約束內(nèi)力將逐漸釋放。徐變對(duì)細(xì)長(zhǎng)混凝土壓桿所產(chǎn)生的附加撓度是驗(yàn)算壓桿屈曲

5、穩(wěn)定所不能忽視的問題。蘭州交通大學(xué)—lpz3、徐變和收縮的基本理論橋梁結(jié)構(gòu)分析中應(yīng)分階段，按施工順序考慮收縮徐變效應(yīng)。靜定結(jié)構(gòu)的收縮、徐變僅引起結(jié)構(gòu)的變形；超靜定結(jié)構(gòu)的收縮、徐變引起次內(nèi)力。計(jì)算方法分為基于微分方程的理論分析和基于代數(shù)方程的有限元方法。蘭州交通大學(xué)—lpz徐變的有限元計(jì)算方法－有效模量法如用按齡期調(diào)整得到有效模量代替混凝土的彈性模量E，則在第ti-ti-1個(gè)時(shí)間內(nèi)，因徐變、收縮產(chǎn)生的應(yīng)力或內(nèi)力增量與應(yīng)變?cè)隽恐g具有線性關(guān)系，因而可利用求解彈性結(jié)構(gòu)的方法求解混凝土收縮徐變問題，在采用剛度法時(shí)，只需將剛度矩陣E用代替即可。蘭州交通大學(xué)—lpz徐變、收縮求解的基礎(chǔ)是應(yīng)力應(yīng)變方程

6、的表達(dá)線性疊加原理應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系的增量形式表達(dá)式蘭州交通大學(xué)—lpz線性疊加原理根據(jù)試驗(yàn)研究,當(dāng)混凝土應(yīng)力不超過極限強(qiáng)度的40～50％時(shí)，混凝土徐變終極變形與初始瞬時(shí)彈性變形呈線性關(guān)系，否則呈非線性關(guān)系。在一般情況下，混凝土應(yīng)力都是小于R/2，因此屬于線性徐變，此時(shí)分批施加應(yīng)力所產(chǎn)生的應(yīng)變可以采用疊加原理。混凝土試件的試驗(yàn)都說明疊加原理對(duì)基本徐變符合得很好，但對(duì)于包括干縮徐變的總徐變來說，由疊加原理所得出的徐變恢復(fù)一般大于實(shí)際恢復(fù)。因此，應(yīng)用疊加原理對(duì)遞減荷載將會(huì)產(chǎn)生少量偏差。雖然存在著缺點(diǎn)，疊加原理仍是設(shè)計(jì)工作中有價(jià)值的工具。蘭州交通大學(xué)—lpz線性疊加原理蘭州交通大學(xué)—lpz應(yīng)力、應(yīng)

7、變關(guān)系的增量形式表達(dá)式從混凝土應(yīng)力——應(yīng)變的線性關(guān)系和疊加原理出發(fā)，引入老化系數(shù)的概念，并假定混凝土彈性模量為常數(shù)，可推導(dǎo)出在不變荷載作用下，徐變、收縮導(dǎo)致的應(yīng)變?cè)隽亢蛻?yīng)力增量之間的代數(shù)方程表達(dá)式（Tr?st——Baz?nt法）。設(shè)ti為計(jì)算時(shí)刻，應(yīng)力與應(yīng)變?cè)隽康年P(guān)系式為：蘭州交通大學(xué)—lpz考慮了混凝土彈性模量隨時(shí)間的變化，還考慮了初應(yīng)力和初應(yīng)變形成的歷史。蘭州交通大學(xué)—lpz同理可寫出截面曲率與彎矩增量之間的關(guān)系式蘭州交通大學(xué)—