浅析等强条件下混凝土收缩徐变试验研究与现场监测

尹仕萍

【摘要】熟悉并掌握混凝土收缩徐变特性，有利于提高混凝土结构的施工质量。本文探讨了混凝土收缩徐变特性的影响因素，分析了混凝土收缩徐变特性影响因素参数，找出不同参数对收缩徐变特性的影响规律，在混凝土结构施工的设计和实施方面有着重要的指导意义，期望能给人们提供一定的参考和借鉴。

【关键词】混凝土；收缩徐变；影响因素；变参数分析

当前，我国社会经济的发展对公路的要求越来越高，许多原有的公路已经不适应当前的交通量了，路面过窄，路况过差，这都是当前公路交通中出现的问题，那么，拓宽路面和翻新加固就成为了目前公路交通的重要任务。而桥梁拓宽也是其中的一个重要环节，那么新旧混凝土梁的横向拼接就是他们主要进行的工作。

1 收缩徐变效应

桥梁拓宽过程中会涉及到梁的横向拼接问题，对于普通混凝土梁来说，在进行横向拼接时，水平面内主梁的长期效应是收 缩徐变所引起的。但是，旧梁在使用多年以后，混凝土原有的收缩徐变已经完成，而进行拼接时，新梁的混凝土是新的，所以其收缩徐变还在进行中，而拼接之后新梁的混凝土徐变所引起的梁体变形会受到横向钢筋的约束，则结果就会导致新旧梁内力重分布现象的出现。新梁收缩一定会在旧梁内产生压应力，也就是给旧梁添加了预应力，这对旧梁来说是有利受力，但是新梁则会呈现一种受拉力的状态，而且这一时期混凝土收缩力还在进行，所以很容易因为拉力过大而产生收缩裂缝。所以，我们在进行横向拼接时，一定要充分考虑收缩徐变效应。

在新旧梁成功拼接之后，新梁会产生收缩效应，但是在旧梁和梁端铰的约束下，旧梁会受到压力，因此，我们可以用弹性力学中的理论对新旧梁的受力状况进行分析，并且假设新旧梁上没有车辆的重量，没有物体在新旧梁接触面上滑动。新旧梁在拼接之后，新旧梁会同步发生挠曲变形。在排除自重以及车重情况下，可以假设新梁在横向跨度较小的情況下是均匀受力的，在距离梁固定铰支端截取一段微元，该微元的横截面积是 ，而拼接处的梁高一般设为h，新梁所受的均匀内力是N，旧梁的剪力为V，同时根据平衡方程可得出：-V=0。在新旧梁拼接之后的变形中，因为混凝土徐变作用，所以会出现新梁的应变为：

而在这个公式中：所表示的是新梁和旧梁的拼接时刻，而则是新梁中最原始的应力，通常对于普通的钢筋混凝土梁来说，在拼接时 的值一般为0，而则是混凝土在时所产生的弹性模量，所表示的是徐变系数，所表示的是一个取值范围，那么，的含义就是徐变系数在到这一范围内的值，而就表示的是从到时的徐变系数值。通过采用积分中值定理对公式进简化分析以及转化可得出新梁中应力所带来的纵向位移、由新梁收缩所产生的纵向位移等参数，同时还根据剪切弹性系数，边界条件等数据，最终可演算出，的表示公式，那么，此时，只要知道均匀剪切弹性系数就能够计算出来沿着新梁纵向方向所产生的应力，以及新梁和旧梁拼接的地方所产生的剪力。

2 混凝土收缩徐变计算理论

随着科技水平的提高，我国工程建设项目中越来越多的应用了先进的计算软件和程序，比如，在混凝土收缩徐变中就应用了有限元计算软件，这个软件不仅能够进行一般的结构性分析，还能够进行混凝土收缩徐变的计算。

2.1对结构的分析

通常情况下的结构分析，是需要对单元进行划分的，划分单元之后再通过有限元理论进行计算。而有限元计算软件首先会对预算力作用进行等效荷载的考虑，对每一个单元的等效荷载进行分别的计算，之后，再根据一般荷载计算程序进行预应力作用的计算。其次，对收缩徐变作用的计算也采用等效荷载的方式来进行计算，也就是说要根据徐变系数和单元上的应变对各个单元进行等效划分，把徐变分为等效轴向变形荷载和截面曲率荷载，同时还把收缩等效为轴向的变形荷载。

2.2对截面的分析

对截面计算原理分析如下：第一，在荷载作用正常的情况下，是根据截面上材料的特性而进行分别计算的，分别计算出不同材料上截面的内力；第二，一般情况下，收缩徐变会引起截面应力的重新分布，那么，这时就要进行截面应变协调，从而计算出混凝土收缩徐变所带来的部分内力变化，以及截面曲率、纵向应变等变化；第三，截面曲率的变化以及纵向应变变化可以当做是收缩徐变等效荷载，同时按照一般的应力计算公式把次内力所带来的次应变计算出来，并且还要根据有限元理论计算出结构所产生的次内力；第四，就是要把之前所计算出来的荷载应力、次内力作用、截面应力的重分布等作用相加，这样就得出了截面应力。

3 算例简述

对算例进行简单的叙述能够实现对计算公式的深入了解以及应用原理的掌握，因此，我们在日常工作和生活中就应该加强对新旧混凝土梁横向拼接中收缩徐变力计算案例的分析，以此来强化自身的实践能力和理论知识的掌握。

3.1纵向应力计算分析

收缩徐变作用之下，新板和旧板相拼接的地方，新板一般是外侧受压的，那么在混凝土受到的压力位负、拉力为正时我们可以得出这样的结论：首先，新旧板拼接时混凝土龄期的长短与板所承受的纵向应压力成反比例。也就是说混凝土的龄期越长，板所承受的应压力越小。那么，会出现新板存放300天时，所计算出来的新板拉应力比存放28天地新板中拉应力小19%。如果，新板在存放28天后进行拼接，新板所承受的最大拉应力大约为2.28MPa；而新板在存放300天之后拼接，新板所承受的最小拉应力大约为1.57MPa。其次，纵向配筋率与纵向应力成正比。新板配筋率越大，其应力也就越大，当新板配筋率为3%时，新板和旧板拼接处所承受的拉应力比未配筋时要大17%。同时，配筋率对新板的外侧边缘受力影响也是较大的。

3.2剪应力计算分析

新板和旧板在同样配筋时，拼接处的剪应力几乎不会受到配筋率的影响。计算时通常会采用线性剪应力分布形式，因此，最大的剪应力出现在板的自由端，剪应力为0的现象出现在板铰支端，再根据之前论述的理论，我们会发现这样的现象，新板存放28天在板自由端所产生的剪应力最大，存放300天地剪应力最小。混凝土材料的收缩与外界受力无关，徐变是在外力和自重的影响下逐渐产生的一种现象。徐变、收缩虽各有自身的特点，但它们都可以与混凝土内水化水泥浆的特性联系起来。化学成分的不同，其它条件相同下，材料所反应的徐变、收缩性能在本质上没有实质性的差异，这也说明了材料的徐变、收缩的机理在于混凝土水化水泥浆的物理结构，而不在于水泥的化学性质。

4 总结

总之，为了提高道路桥梁扩建时的成功率，我们必须对新旧混凝土梁的横向拼接收缩徐变效应进行深入分析，以此来提高拼接质量，尽量减少资源的浪费，我们在应用计算机软件进行收缩徐变计算的同时，还要工作人员对纵向应力和剪应力进行人工分析和把握。

参考文献：

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[2] 冯冠杰.预应力混凝土连续刚构桥收缩徐变影响分析[J]. 河南科技，2013（4） ：71-72.