線性徐變,在使用狀態(tài)下,混凝土橋梁中應(yīng)力一般不超過其抗壓強(qiáng)度的50%,試驗(yàn)表明,在這樣的應(yīng)力水平下,徐變變形與初始彈性變形有著成正比的線性關(guān)系,由于這一線性徐變規(guī)律,使我們能夠在考慮混凝土應(yīng)力歷史的計(jì)算中,仍然應(yīng)用疊加原理。當(dāng)混凝土應(yīng)力水平較高時(shí),由于骨料與凝固水泥漿交界面上易出現(xiàn)微滑移及微裂縫,非線性徐變變形將顯著增加。
混凝土的松弛,松弛是與徐變相對(duì)應(yīng)的一個(gè)概念。徐變是指混凝土在持續(xù)不變的應(yīng)力作用下,變形持續(xù)增長的現(xiàn)象;松弛是指混凝土在保持恒定位移時(shí),混凝土結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力持續(xù)下以兩跨連續(xù)梁為例,當(dāng)中跨支座發(fā)生沉降后,因此而獲得的梁體正彎矩,會(huì)隨著混凝土的松弛不斷降低。在鋼一混凝土組合連續(xù)梁橋中,為使支座上方負(fù)彎矩區(qū)混凝土橋面板獲得預(yù)壓力,有一種工程措施是:先在中支墩處預(yù)頂鋼梁,再澆筑合龍口混凝土,最后強(qiáng)迫落梁。實(shí)際上,用這種方式獲得的預(yù)壓力,也會(huì)因?yàn)榛炷恋乃沙诙饾u降低。
配筋對(duì)混凝土徐變與收縮的影響,前面介紹的徐變、收縮基本模式,都是采用素混凝土試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下得到的,然而,實(shí)際混凝土橋梁均為配筋混凝土結(jié)構(gòu)。配筋對(duì)混凝土的變形起約束作用,可以減小混凝土的收縮和徐變。國內(nèi)外學(xué)者曾對(duì)鋼筋與混凝土的相互影響進(jìn)行研究,但除了少數(shù)收縮模式中計(jì)入了鋼筋對(duì)收縮的影響,絕大多數(shù)的收縮、徐變預(yù)測(cè)模式和收縮、徐變?cè)囼?yàn)均沒有考慮配筋的影響。在蘇通大橋輔航道橋連續(xù)剛構(gòu)收縮、徐變研究中,通過理論分析與試驗(yàn)值比較后發(fā)現(xiàn),隨著配筋率的增大,收縮應(yīng)變、徐變系數(shù)的計(jì)算值與試驗(yàn)值均有一定程度的減小。配筋率在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)變化,收縮應(yīng)變會(huì)有25%的浮動(dòng),徐變系數(shù)的變化范圍達(dá)20%。有觀點(diǎn)認(rèn)為,基于素混凝土試件得到的徐變、收縮模式,雖然不能真實(shí)地反映配筋混凝土的收縮、徐變規(guī)律,但在實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)的徐變與收縮效應(yīng)分析中,如果認(rèn)為各個(gè)截面的配筋率相差不大,并且預(yù)應(yīng)力度相差不大,則采用素混凝土模式得到的內(nèi)力分布,與采用配筋混凝土的模式(如果能夠有的話)得到的內(nèi)力分布相差不大。
受拉、受彎及多軸應(yīng)力下的徐變,我們知道各種徐變系數(shù)發(fā)展曲線均是在軸壓加載情況下測(cè)得的,然而,實(shí)際混凝土橋梁不但受壓、受彎、受拉,有時(shí)處于多軸應(yīng)力狀態(tài)。在受拉情況下,由于拉伸徐變的應(yīng)力松弛效應(yīng),會(huì)對(duì)拉應(yīng)變產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用。受拉徐變的試驗(yàn)工作難度較大,這時(shí)由于混凝土的極限拉應(yīng)力很小,為了將拉應(yīng)力控制在混凝土未開裂的范圍內(nèi),受拉徐變的變形將會(huì)很小,測(cè)量誤差很大。國內(nèi)外關(guān)于在軸向拉伸條件下的徐變性能研究較少,通常認(rèn)為混凝土的拉伸徐變與壓縮徐變相同。實(shí)際上,拉伸徐變和壓縮徐變不完全相同,在不同的相對(duì)濕度、粉煤灰摻量、混凝土齡期等情況下,兩者有一定的差別。有試驗(yàn)結(jié)果表明,28d齡期加載的拉伸徐變比壓縮徐變小,而90d齡期加載時(shí)則正好相反。也有學(xué)者進(jìn)行的試驗(yàn)表明,摻人粉煤灰的混凝土,無論是早齡期還是晚齡期加載,拉伸徐變都小于壓縮徐變。當(dāng)構(gòu)件承受彎矩時(shí),可以將其劃分成很多分別受壓、受拉的纖維,因此研究受彎構(gòu)件的徐變,可以按照受壓、受拉徐變來看待,但也有一定的差別。美國陸軍工程師團(tuán)的試驗(yàn)表明,直接受拉試件的拉伸徐變,小于受彎試件的拉伸徐變,這可能是彎曲受拉時(shí)斷面應(yīng)力的梯度不同所致。多軸應(yīng)力狀態(tài)下的徐變問題,也是混凝土結(jié)構(gòu)中經(jīng)常遇到的問題,但目前對(duì)此研究的也比較少。根據(jù)泊松效應(yīng),在軸向應(yīng)力作用下,不僅在加載方向產(chǎn)生徐變,而且在與加載垂直的方向也產(chǎn)生徐變(橫向徐變)。因此混凝土結(jié)構(gòu)在二軸、三軸應(yīng)力作用下,三個(gè)方向的徐變將互相影響。在單軸正常工作應(yīng)力(約為40%混凝土強(qiáng)度)下,應(yīng)力與徐變呈線性關(guān)系已為很多試驗(yàn)所證實(shí)。同樣,在多向應(yīng)力作用下,認(rèn)為徐變與應(yīng)力之間也近似呈線性關(guān)系,多軸徐變近似符合疊加原理??傊谑軓?、受拉及多軸應(yīng)力下的徐變研究還不夠充分,大家在沒有特別證據(jù)反對(duì)的情況下,只有認(rèn)同線性徐變和疊加原理近似成立。
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