混凝土结构设计原理ch混凝土.ppt

4.混凝土受拉应力-应变关系 混凝土在荷载的长期作用下，其变形随时间而不断增长的现象称为徐变。 徐变会使结构（构件）的（挠度）变形增大，引起预应力损失，在长期高应力作用下，甚至会导致破坏。 但徐变有利于结构构件产生内（应）力重分布，降低结构的受力（如支座不均匀沉降），减小大体积混凝土内的温度应力，受拉徐变可延缓收缩裂缝的出现。 与混凝土的收缩一样，徐变也与时间有关。因此，在测定混凝土的徐变时，应同批浇筑同样尺寸不受荷的试件，在同样环境下同时量测混凝土的收缩变形，从徐变试件的变形中扣除对比的收缩试件的变形，才可得到徐变变形。 5.混凝土的徐变 Creep 不利影响 有利影响 在应力（≤0.5fc）作用瞬间，首先产生瞬时弹性应变eela 。随荷载作用时间的延续，变形不断增长，前4个月徐变增长较快，6个月可达最终徐变的（70~80）%，以后增长逐渐缓慢，2~3年后趋于稳定。这就是混凝土的徐变应变ecr 。 ⑴徐变与时间的关系 e t 瞬时弹性应变 徐变变形 收缩变形 残留永久应变 弹性后效 瞬时弹性恢复应变 ⑴徐变与时间的关系 e t 瞬时弹性应变 徐变变形 收缩变形 残留永久应变 弹性后效 瞬时弹性恢复应变 如在时间t 卸载，则会产生瞬时弹性恢复应变eela。由于混凝土弹性模量随时间增大，故弹性恢复应变eela小于加载时的瞬时弹性应变 e ela 。再经过一段时间后，还有一部分应变eela可以恢复，称为弹性后效或徐变恢复，但仍有不可恢复的残留永久应变ecr ⑶影响徐变的因素 ①混凝土的组成材料，即混凝土的组成和配比。骨料的刚度（弹性模量）越大，体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越小。 ②环境影响，包括养护和使用条件。受荷前养护的温湿度越高，水泥水化作用越充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使徐变减少（20~35）%。受荷后构件所处的环境温度越高，相对湿度越小，徐变就越大。 一般认为：★ 水泥凝胶体的粘性流动； ★ 微裂缝在长期荷载作用下的发展。 徐变产生的原因 ③压应力大小，是指初应力sela / fc 的水平 ，它是影响徐变的非常主要的因素。 ☆当初应力sela 在(0.5~0.8) fc 范围时，徐变最终虽仍收敛，但最终徐变与初应力sela不成比例，这种徐变称为非线性徐变。 ☆当初应力sela 0.8fc 时，混凝土内部微裂缝的发展已处于不稳定的状态，徐变的发展将不收敛，最终导致混凝土的破坏。 因此，将0.8fc作为混凝土的长期抗压强度。 ☆当初始应力sela / fc ≤ 0.5时，徐变值与初应力基本上成正比，这种徐变称为线性徐变。 ⑤构件的尺寸与形状 构件单位体积的表面积越小，徐变也越小。 ④加载龄期 在加载时构件的龄期越长，水泥石中结晶体所占比例就越大，胶体的粘性流动相对就越小，徐变也越小。 另外，高强混凝土密实性好，在相同的sela/ fc比值下，徐变比普通混凝土小得多。但由于高强混凝土承受较高的应力值，初始变形较大，故两者总变形接近。此外，高强混凝土线性徐变的范围可达0.65fc，长期强度约为0.85fc，也比普通混凝土大一些。 混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。在水中结硬时体积会膨胀。 收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形。 当这种自发的变形受到外部（支座）或内部（钢筋）的约束时，将使混凝土中产生拉应力，甚至引起混凝土的开裂。混凝土收缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。 某些对跨度比较敏感的超静定结构（如拱结构），收缩也会引起不利的内力。 2.2.3.2 与荷载无关的变形性能 1.混凝土的收缩Shrinkage 墙板干燥收缩裂缝与边框架的变形 混凝土的收缩是随时间而增长的变形，早期收缩变形发展较快，以后变形发展逐渐减慢，整个收缩过程可延续两年以上。一般情况下，最终收缩应变值约为(2~5)×10-4， 混凝土开裂应变为(0.5~2.7)×10-4。 产生原因 ☆水泥凝胶体在硬化过程中的凝缩； ☆混凝土中的游离水蒸发，混凝土产生干缩。 混凝土的收缩受结构周围的温度、湿度、构件断面形状及尺寸、配合比、骨料性质、水泥性质、混凝土浇筑质量及养护条件等许多因素有关。 ◎水泥用量多、水灰比越大，收缩越大。 ◎骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。 ◎干燥失水及高温环境，收缩大。 ◎小尺寸构件收缩大，大尺寸构件收缩小。 ◎高强混凝土收缩大。 影响收缩的