桥梁收缩徐变及Midas实现

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1、桥 梁 载 荷 效 应收缩、徐变效应分析及收缩、徐变效应分析及MidasMidas实现实现 兰州交通大学土木学院兰州交通大学土木学院 兰州交通大学兰州交通大学lpzlpz内容内容l徐变和收缩的概念徐变和收缩的概念l徐变和收缩的影响徐变和收缩的影响l徐变和收缩的基本理论徐变和收缩的基本理论l徐变和收缩的有限元计算徐变和收缩的有限元计算兰州交通大学兰州交通大学lpzlpz参考资料参考资料l范立础范立础桥梁工程桥梁工程中连续梁次内力部分中连续梁次内力部分l惠荣炎惠荣炎混凝土的徐变混凝土的徐变l黄国兴黄国兴混凝土的收缩混凝土的收缩l周履周履收缩收缩 徐变徐变l徐光辉徐光辉桥梁结构分析桥梁结构分析l肖汝

2、城肖汝城桥梁结构分析程序系统桥梁结构分析程序系统l等等兰州交通大学兰州交通大学lpzlpz1 1、徐变和收缩的基本概念、徐变和收缩的基本概念l徐变变形徐变变形l结构在外荷载作用下产生变形，一般建筑力学中采用结构在外荷载作用下产生变形，一般建筑力学中采用简单的虎克定律描绘应力一应变关系，把材料看成理简单的虎克定律描绘应力一应变关系，把材料看成理想弹性体，应力一应变成正比。想弹性体，应力一应变成正比。l实际上，应力实际上，应力应变曲线不呈直线，而是缓慢向水应变曲线不呈直线，而是缓慢向水平轴线倾斜的曲线，即应力滞后于应变。这种性质称平轴线倾斜的曲线，即应力滞后于应变。这种性质称为材料的为材料的“非弹

3、性行为非弹性行为”，具体内容分为塑性和徐变，具体内容分为塑性和徐变两类。两类。兰州交通大学兰州交通大学lpzlpzl塑性与时间无关，只与应力大小有关，塑性与时间无关，只与应力大小有关，而徐变而徐变研究的是结构材料在任意荷载、任意小的应力研究的是结构材料在任意荷载、任意小的应力作用下随时间增长所产生的非弹性性质作用下随时间增长所产生的非弹性性质。混凝。混凝土的徐变性质在结构中可能引起两种现象，其土的徐变性质在结构中可能引起两种现象，其中一种是应力不变，但变形随着时间的增加而中一种是应力不变，但变形随着时间的增加而增大，称为增大，称为“徐变变形徐变变形”。兰州交通大学兰州交通大学lpzlpz收缩收

4、缩混凝土的收缩是混凝土硬固由于所含水分的蒸混凝土的收缩是混凝土硬固由于所含水分的蒸发及其它物理化学的原因发及其它物理化学的原因( (但不是由于应力的但不是由于应力的原因原因) )产生的体积的缩小。与收缩相反的是混产生的体积的缩小。与收缩相反的是混凝土凝固因含水量的增加也导致的体积的增加。凝土凝固因含水量的增加也导致的体积的增加。 兰州交通大学兰州交通大学lpzlpz徐变和收缩变形徐变和收缩变形tPP徐变徐变兰州交通大学兰州交通大学lpzlpzl在实际结构中，徐变、收缩与温度应变是混杂在实际结构中，徐变、收缩与温度应变是混杂在一起的。从实测的应变中，应扣除温度应变在一起的。从实测的应变中，应扣除

5、温度应变和收缩应变，才能得到徐变应变。而在分析计和收缩应变，才能得到徐变应变。而在分析计算中温度应力与温度应变往往单独考虑，徐变算中温度应力与温度应变往往单独考虑，徐变与收缩则往往在一起考虑。与收缩则往往在一起考虑。 2 2、徐变和收缩的影响、徐变和收缩的影响兰州交通大学兰州交通大学lpzlpzl徐变变形的有利影响徐变变形的有利影响大体积混凝土中，徐变可降低温度应力，减小大体积混凝土中，徐变可降低温度应力，减小收缩裂缝收缩裂缝在结构应力集中区域和因基础不均匀沉降引起在结构应力集中区域和因基础不均匀沉降引起局部应力的结构中局部应力的结构中 ，可削减应力峰值等。，可削减应力峰值等。兰州交通大学兰州

6、交通大学lpzlpzl收缩、徐变变形的不利影响收缩、徐变变形的不利影响在钢筋混凝土、预应力混凝土等配筋构件中，随时间在钢筋混凝土、预应力混凝土等配筋构件中，随时间而变化的混凝土徐变、收缩受到内部配筋的约束将导而变化的混凝土徐变、收缩受到内部配筋的约束将导致内力的重分布；预应力损失实际上也是预应力混凝致内力的重分布；预应力损失实际上也是预应力混凝土构件内力重分布的一种。土构件内力重分布的一种。预制的混凝土梁或钢梁与就地灌筑的混凝土板组成的预制的混凝土梁或钢梁与就地灌筑的混凝土板组成的结合梁，将由于预制部件与现场浇筑部件之间不同的结合梁，将由于预制部件与现场浇筑部件之间不同的徐变、收缩值而导致内力

7、的重分布。同样，梁体的各徐变、收缩值而导致内力的重分布。同样，梁体的各组成部分具有不同的徐变、收缩特性者亦将由于变形组成部分具有不同的徐变、收缩特性者亦将由于变形不同、相互制约而引起内力或应力的变化。不同、相互制约而引起内力或应力的变化。 兰州交通大学兰州交通大学lpzlpzl收缩、徐变变形的不利影响（续）收缩、徐变变形的不利影响（续）分阶段施工的预应力混凝土超静定结构，在施分阶段施工的预应力混凝土超静定结构，在施工过程中发生体系转换时，从前期结构继承下工过程中发生体系转换时，从前期结构继承下来的应力状态所产生的徐变受到后期结构的约来的应力状态所产生的徐变受到后期结构的约束，从而导致结构内力与

8、支点反力的重分布。束，从而导致结构内力与支点反力的重分布。 兰州交通大学兰州交通大学lpzlpzl收缩、徐变变形的不利影响（续）收缩、徐变变形的不利影响（续）另外，外加强迫变形如支座沉降或支座标高调另外，外加强迫变形如支座沉降或支座标高调整所产生的约束内力，也将在混凝土徐变的过整所产生的约束内力，也将在混凝土徐变的过程中发生变化，部分约束内力将逐渐释放。程中发生变化，部分约束内力将逐渐释放。 徐变对细长混凝土压杆所产生的附加挠度是验徐变对细长混凝土压杆所产生的附加挠度是验算压杆屈曲稳定所不能忽视的问题。算压杆屈曲稳定所不能忽视的问题。 兰州交通大学兰州交通大学lpzlpz3 3、徐变和收缩的基

9、本理论、徐变和收缩的基本理论桥梁结构分析中应分阶段，按施工顺序考虑收缩桥梁结构分析中应分阶段，按施工顺序考虑收缩徐变效应。徐变效应。静定结构的收缩、徐变仅引起结构的变形；静定结构的收缩、徐变仅引起结构的变形；超静定结构的收缩、徐变引起次内力。超静定结构的收缩、徐变引起次内力。计算方法分为基于微分方程的理论分析和基于代计算方法分为基于微分方程的理论分析和基于代数方程的有限元方法。数方程的有限元方法。 兰州交通大学兰州交通大学lpzlpz徐变的有限元计算方法徐变的有限元计算方法 有效模量法有效模量法如用按龄期调整得到有效模量如用按龄期调整得到有效模量 代替混凝代替混凝土的弹性模量土的弹性模量E，则

10、在第，则在第ti-ti-1个时间内，因徐个时间内，因徐变、收缩产生的应力或内力增量与应变增量之变、收缩产生的应力或内力增量与应变增量之间具有线性关系，因而可利用求解弹性结构的间具有线性关系，因而可利用求解弹性结构的方法求解混凝土收缩徐变问题，在采用刚度法方法求解混凝土收缩徐变问题，在采用刚度法时，只需将刚度矩阵时，只需将刚度矩阵E用用 代替即可。代替即可。 )t ,t (Eii1)t ,t (Eii1兰州交通大学兰州交通大学lpzlpz徐变、收缩求解的基础是应力应变方程的表达徐变、收缩求解的基础是应力应变方程的表达线性叠加原理线性叠加原理 应力、应变关系的增量形式表达式应力、应变关系的增量形式

11、表达式 兰州交通大学兰州交通大学lpzlpz线性叠加原理线性叠加原理根据试验研究根据试验研究, ,当混凝土应力不超过极限强度的当混凝土应力不超过极限强度的40405050时，混凝土徐变终极变形与初始瞬时弹性变形呈线性关系，时，混凝土徐变终极变形与初始瞬时弹性变形呈线性关系，否则呈非线性关系。否则呈非线性关系。在一般情况下，混凝土应力都是小于在一般情况下，混凝土应力都是小于R R/2/2，因此属于线性，因此属于线性徐变，此时分批施加应力所产生的应变可以采用叠加原理。徐变，此时分批施加应力所产生的应变可以采用叠加原理。混凝土试件的试验都说明叠加原理对基本徐变符合得很好，混凝土试件的试验都说明叠加原