淺析等強條件下混凝土收縮徐變試驗研究與現場監測

尹仕萍

【摘要】熟悉并掌握混凝土收縮徐變特性，有利于提高混凝土結構的施工質量。本文探討了混凝土收縮徐變特性的影響因素，分析了混凝土收縮徐變特性影響因素參數，找出不同參數對收縮徐變特性的影響規律，在混凝土結構施工的設計和實施方面有著重要的指導意義，期望能給人們提供一定的參考和借鑒。

【關鍵詞】混凝土；收縮徐變；影響因素；變參數分析

當前，我國社會經濟的發展對公路的要求越來越高，許多原有的公路已經不適應當前的交通量了，路面過窄，路況過差，這都是當前公路交通中出現的問題，那么，拓寬路面和翻新加固就成為了目前公路交通的重要任務。而橋梁拓寬也是其中的一個重要環節，那么新舊混凝土梁的橫向拼接就是他們主要進行的工作。

1 收縮徐變效應

橋梁拓寬過程中會涉及到梁的橫向拼接問題，對于普通混凝土梁來說，在進行橫向拼接時，水平面內主梁的長期效應是收 縮徐變所引起的。但是，舊梁在使用多年以后，混凝土原有的收縮徐變已經完成，而進行拼接時，新梁的混凝土是新的，所以其收縮徐變還在進行中，而拼接之后新梁的混凝土徐變所引起的梁體變形會受到橫向鋼筋的約束，則結果就會導致新舊梁內力重分布現象的出現。新梁收縮一定會在舊梁內產生壓應力，也就是給舊梁添加了預應力，這對舊梁來說是有利受力，但是新梁則會呈現一種受拉力的狀態，而且這一時期混凝土收縮力還在進行，所以很容易因為拉力過大而產生收縮裂縫。所以，我們在進行橫向拼接時，一定要充分考慮收縮徐變效應。

在新舊梁成功拼接之后，新梁會產生收縮效應，但是在舊梁和梁端鉸的約束下，舊梁會受到壓力，因此，我們可以用彈性力學中的理論對新舊梁的受力狀況進行分析，并且假設新舊梁上沒有車輛的重量，沒有物體在新舊梁接觸面上滑動。新舊梁在拼接之后，新舊梁會同步發生撓曲變形。在排除自重以及車重情況下，可以假設新梁在橫向跨度較小的情況下是均勻受力的，在距離梁固定鉸支端截取一段微元，該微元的橫截面積是 ，而拼接處的梁高一般設為h，新梁所受的均勻內力是N，舊梁的剪力為V，同時根據平衡方程可得出：-V=0。在新舊梁拼接之后的變形中，因為混凝土徐變作用，所以會出現新梁的應變為：

而在這個公式中：所表示的是新梁和舊梁的拼接時刻，而則是新梁中最原始的應力，通常對于普通的鋼筋混凝土梁來說，在拼接時 的值一般為0，而則是混凝土在時所產生的彈性模量，所表示的是徐變系數，所表示的是一個取值范圍，那么，的含義就是徐變系數在到這一范圍內的值，而就表示的是從到時的徐變系數值。通過采用積分中值定理對公式進簡化分析以及轉化可得出新梁中應力所帶來的縱向位移、由新梁收縮所產生的縱向位移等參數，同時還根據剪切彈性系數，邊界條件等數據，最終可演算出，的表示公式，那么，此時，只要知道均勻剪切彈性系數就能夠計算出來沿著新梁縱向方向所產生的應力，以及新梁和舊梁拼接的地方所產生的剪力。

2 混凝土收縮徐變計算理論

隨著科技水平的提高，我國工程建設項目中越來越多的應用了先進的計算軟件和程序，比如，在混凝土收縮徐變中就應用了有限元計算軟件，這個軟件不僅能夠進行一般的結構性分析，還能夠進行混凝土收縮徐變的計算。

2.1對結構的分析

通常情況下的結構分析，是需要對單元進行劃分的，劃分單元之后再通過有限元理論進行計算。而有限元計算軟件首先會對預算力作用進行等效荷載的考慮，對每一個單元的等效荷載進行分別的計算，之后，再根據一般荷載計算程序進行預應力作用的計算。其次，對收縮徐變作用的計算也采用等效荷載的方式來進行計算，也就是說要根據徐變系數和單元上的應變對各個單元進行等效劃分，把徐變分為等效軸向變形荷載和截面曲率荷載，同時還把收縮等效為軸向的變形荷載。

2.2對截面的分析

對截面計算原理分析如下：第一，在荷載作用正常的情況下，是根據截面上材料的特性而進行分別計算的，分別計算出不同材料上截面的內力；第二，一般情況下，收縮徐變會引起截面應力的重新分布，那么，這時就要進行截面應變協調，從而計算出混凝土收縮徐變所帶來的部分內力變化，以及截面曲率、縱向應變等變化；第三，截面曲率的變化以及縱向應變變化可以當做是收縮徐變等效荷載，同時按照一般的應力計算公式把次內力所帶來的次應變計算出來，并且還要根據有限元理論計算出結構所產生的次內力；第四，就是要把之前所計算出來的荷載應力、次內力作用、截面應力的重分布等作用相加，這樣就得出了截面應力。

3 算例簡述

對算例進行簡單的敘述能夠實現對計算公式的深入了解以及應用原理的掌握，因此，我們在日常工作和生活中就應該加強對新舊混凝土梁橫向拼接中收縮徐變力計算案例的分析，以此來強化自身的實踐能力和理論知識的掌握。

3.1縱向應力計算分析

收縮徐變作用之下，新板和舊板相拼接的地方，新板一般是外側受壓的，那么在混凝土受到的壓力位負、拉力為正時我們可以得出這樣的結論：首先，新舊板拼接時混凝土齡期的長短與板所承受的縱向應壓力成反比例。也就是說混凝土的齡期越長，板所承受的應壓力越小。那么，會出現新板存放300天時，所計算出來的新板拉應力比存放28天地新板中拉應力小19%。如果，新板在存放28天后進行拼接，新板所承受的最大拉應力大約為2.28MPa；而新板在存放300天之后拼接，新板所承受的最小拉應力大約為1.57MPa。其次，縱向配筋率與縱向應力成正比。新板配筋率越大，其應力也就越大，當新板配筋率為3%時，新板和舊板拼接處所承受的拉應力比未配筋時要大17%。同時，配筋率對新板的外側邊緣受力影響也是較大的。

3.2剪應力計算分析

新板和舊板在同樣配筋時，拼接處的剪應力幾乎不會受到配筋率的影響。計算時通常會采用線性剪應力分布形式，因此，最大的剪應力出現在板的自由端，剪應力為0的現象出現在板鉸支端，再根據之前論述的理論，我們會發現這樣的現象，新板存放28天在板自由端所產生的剪應力最大，存放300天地剪應力最小。混凝土材料的收縮與外界受力無關，徐變是在外力和自重的影響下逐漸產生的一種現象。徐變、收縮雖各有自身的特點，但它們都可以與混凝土內水化水泥漿的特性聯系起來。化學成分的不同，其它條件相同下，材料所反應的徐變、收縮性能在本質上沒有實質性的差異，這也說明了材料的徐變、收縮的機理在于混凝土水化水泥漿的物理結構，而不在于水泥的化學性質。

4 總結

總之，為了提高道路橋梁擴建時的成功率，我們必須對新舊混凝土梁的橫向拼接收縮徐變效應進行深入分析，以此來提高拼接質量，盡量減少資源的浪費，我們在應用計算機軟件進行收縮徐變計算的同時，還要工作人員對縱向應力和剪應力進行人工分析和把握。

參考文獻：

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