高强混凝土在长期荷载作用下的变形.doc
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1、高强混凝土在长期荷载作用下的变形高强混凝土在长期荷载作用下的变形龚志国戴国亮蒋永生梁书亭(江苏建筑科学研究院南京21000)(东南大学土木工程学院南京210096摘要:对两根高强钢筋高强混凝土梁和两根硬瘟力高强混凝土粱在长期荷载作用下的变弗进行了试验研究,同时用计算机对两种构件的长期变形进行了模拟分析,计算中考虑了弯曲变形,剪切变形和高强混凝土徐变厦收缩的髟响.与试验结果吻台良好,最后对长期变形的值提出了修正建议.关键词:高强钢筋高强混凝土变弗绦变收缩T1血.DEPENDENTI咂重oR10NoFHIGII.STRENGTHRE玎FoRCEDCONCREIEBEAMSI)ERLONG-1ERM
2、LoAmNGc.agZhiguo(InstituteJixngsuBuJ|dlngSclemHJn$210008)DaGuoligJiang椰gU蚰gShutig(CollegeofCiv51E.1gine咄,s0u山ea时Univ时Hing210096Abstract:Expertm*alre.arehmhavebeencondl1ctedonthedefomatleof.帅山concl|ebeamswithhiBhendtwopre自edBhn呻nreIebe帅srlong-k皿concentratedleeds.Computerisusedtoanalyzethedd0p删ofleten
3、nd胡lnnslderlngneIesheardem0lI拈wellastheeffeetofcreependshankaeTheealcalafien瑚虮1lBa弛in耐盹cetllthe蛔Lsnltsfinal一e目estjoDyl0isaimpcetedKeywords:hih-自rI舢bhigh-自rI舢Ledefioncreepshrinkage高强混凝土是为了满足结构的大跨,高层,超高层的技术要求而发展起来的一种新材料,新技术.为了充分发挥高强混凝土的作用,采用较高强度钢筋与高强预应力钢筋是一个很好的途径,然而其变形性能与验算方法则是推广应用的关键所在.对较高强度的钢筋(,级钢筋)
4、高强混凝土与部分预应力高强混凝土受弯构件在短期荷载下的变形性能已进行过系统试验研究,对无粘结部分预应力高强混凝土受弯构件,也已进行了个别的长期荷载的试验,但时间仅3个月.这些构件在长期荷载下的变形性能是十分重要的,直接影响到结构构件的正常使用与使用寿命.目前,国内外在这方面的试验并不多见,因此,开展高强混凝土受弯构件在长期荷载下的变形性能与验算方法的试验研究,有重要的理论意义与实用价值.1试验研究1.1试件设计4根梁的截面尺寸和配筋见表1,试件的构造见图1.混凝土的强度等级为(180(=71MPa,=5.38MPa,E=5.2l04MPa),级钢筋(=560.8MPa),级钢筋(=441MPa
5、,E.=1.99IndustrialConslntetlon2002.Vo!.32.N0.310MPa),预应力筋用15无粘结钢绞线(=1860MPa).表1试件尺寸及鼍筋r2圈1试件构遗(a)一HCB34,HCB44;(b)一PHCB34,PHCB42第一作者:龚志茸男1974年5月出生工程师收稿日期:20010630工业建筑20O2年第32卷第3期451.2加栽方式厦测量内容试验采用两点对称集中加载方式.结合试验的目的,以及试验室现有的条件,同时参考了文献3与文献4设计出弹簧加载装置.利用自平衡原理,两根梁对称加载,可以最大限度地利用实验器材与空间,同时也能满足试验的精度要求.分级施加荷载
6、直到荷载的短期效应,稳定一段时间后,减至长期荷载水平,并保持长期荷载稳定.根据到达最大裂缝宽度(普通构件0.2mm,部分预应力构件0.1mm)时对应的荷载确定荷载的短期效应组合,然后根据荷载规范确定长期荷载组合.在粱底布置了3个测点(间距250cm),用3个10mm位移百分表测量挠度,并依据三点挠度值计算测量区段(跨中750em)的曲率;在支座处粱顶面各布置一个测点,用10mm百分表测量支座沉降,以修正跨中挠度值.同时沿梁长在跨中测量区段梁两侧面沿梁高布置4排测点,用25cm标距手持式引伸仪测量平均应变.在跨中区段受拉钢筋的表面粘贴电阻应变片,主要测试在混凝土开裂前后钢筋应力变化,以及长期荷载
7、条件下钢筋的应变的变化.用90倍读数放大镜读测梁侧钢筋水平处的裂缝宽度.1.3试验结果1.3.1平均应变及截面曲率对4根梁在短期荷载与长期荷载作用下的平均应变进行了连续观测,持时180d.试验表明.4根梁沿梁高平均应变均较好地符台平截面假定根据沿截面高宽测量的平均应变以及挠度实测值,分别计算部分试件截面曲率如图2所示.由图2可见.两种方法计算数值较为接近,同时还可看出,曲率在持荷的早期发展较快,一个月后发展趋缓.时间mm(bJ图2部分试件曲率一时间曲线()一HCB44;(b)一PHCB42】一百分表;2一手持式应变仪1.3.2挠度随时间的变化4根高强混凝土粱跨中挠度随时问变化的部分试验结果见表
8、2所列.所有构件的短期变形均已经扣除了自重和预应力引起的挠度变化.自重引起的挠度为0.04mm,预应力反拱为1.03mm.从表2看46出,无论是预应力高强混凝土梁还是非预应力高强混凝土梁,在持荷初的2个月挠度发展很快,以后逐渐趋缓,但是到12个月,挠度仍在持续增长.同时还看出,预应力高强混凝土粱挠度增大速度小于非预应力高强混凝土梁.表2实翻的长期变形增2计算机模拟分析2.1计算假定本文模拟的是在长期荷载作用下,处于开裂状态的高强混凝土梁的变形与时间的关系,因此作如下的基本假定:(1)截面应变符台平均应变平截面假定,这一点在试验的实测结果分析中已经验证.(2)混凝土收缩应变与擦变系数随时问的关系
9、采用文献3公式.(3)受拉区与受压区混凝土的应力,应变成线性关系.(4)关于高强混凝土弹性模量随时间的变化关系,本文采用文献5的公式,即:石(f)=吾Es(1)式中,I为混凝土的龄期,d;如为28d龄期的混凝土弹性模量.(5)忽略混凝土的抗拉作用.2.2计算方法由于在长期荷载开始作用时,就已在剪跨内存在有斜裂缝,因此本文在计算长期挠度时.不仅考虑弯曲效应,而且考虑剪切效应.设附加挠度符合迭加原理,则有:=+A.(2)式中,分别为弯曲效应与剪切效应引起的长期附加挠度.(1)弯曲效应将构件沿轴向分成n个单元,根据基本假定,在时刻第i单元轴线的曲率变化为:一=(3)i一工业建筑2O02年第誊第3期式
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