[發明專利]一種混凝土徐變應變計算方法

在審

• 申請號: 201611201086.X
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106650098A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 陳天地;陳思孝;陳克堅;李銳;張亮亮
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 四川力久律師事務所51221
• 代理人: 王蕓

技術領域

本發明涉及橋梁工程技術領域，特別涉及一種混凝土徐變應變計算方法。

背景技術

近年來，我國鐵路建設得到迅猛發展，在鐵路建設過程中，新建了許多鐵路連續鋼構橋。根據調查發現，高墩大跨連續鋼構橋，在其成橋后若干年，跨中下撓仍不斷增大，超過了設計時的預期值，影響了行車的舒適性，并對結構產生不利影響，降低了結構的耐久性，甚至導致橋梁破壞。研究表明，收縮徐變是導致大跨連續鋼構橋持續下撓的重要原因之一，然而，由于對其作用效應認識不足，且收縮徐變受到多種隨機因素的影響，該問題的研究一致受到國內外學者的關注，但至今仍不能得到很好的解決。

傳統的混凝土徐變收縮理論和計算方法一直處于持續研究和發展階段，針對混凝土徐變應變計算方法，國內外的研究人員提出過多種徐變計算理論，如老化理論、繼效流動理論、彈性徐變理論、有效模量法等，但早期的這些計算方法主要采用傳統的手算和數理統計方法，雖然在徐變收縮計算過程中被廣泛應用，但是存在一定的局限性，這些混凝土收縮徐變中計算方法往往采用應力應變的積分方程，計算過程非常復雜，難以保證精度，同時不便于和有限元方法相結合，同時，還存在有效模量法高估第一次加載后應力增量所引起的徐變變形問題。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術中采用有效模量法所存在的過高估計了第一次加載后應力增量所引起的徐變變形問題，提供一種混凝土徐變應變計算方法，該方法通過模量的折減實現混凝土徐變引起的變形模量，將隨時間變化的應力看成一步施加在混凝土上，從而解決了有效模量法高估第一次加載后應力增量所引起的徐變變形這一問題。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

一種混凝土徐變應變計算方法，包括以下步驟：

步驟a，計算得出混凝土τ₀時刻加載至t時刻的徐變系數

步驟b，計算得出混凝土τ₀時刻加載至t時刻的彈性模量E(t,τ₀)；

步驟c，根據步驟a和步驟b得到混凝土徐變應變的計算方程式，并應用該方程式對混凝土徐變應變進行計算，混凝土徐變應變的計算方程式為：

式中，ε_b(t)為混凝土加載至t時刻的徐變應變，σ₀為混凝土τ₀時刻施加的應力，σ(t)為混凝土t時刻的應力，E為混凝土的彈性模量常數；

所述彈性模量E(t,τ₀)根據時效系數得出，且彈性模量E(t,τ₀)為按齡期調整的有效模量，其表達式為：

式中，E為混凝土的彈性模量常數，χ(t,τ₀)為混凝土τ₀時刻加載至t時刻的時效系數，為混凝土τ₀時刻加載至t時刻的徐變系數。

混凝土由于徐變引起的變形增量通過模量的折減實現，將隨時間變化的應力看成一步施加在混凝土上，同時運用時效系數考慮混凝土的老化對徐變的降低作用，從而解決了有效模量法高估第一次加載后應力增量所引起的徐變這一問題，該方法通過將將積分方程轉化為代數方程，從而極大的簡化了計算，并保證一定的精度。

優選的，在所述步驟1中，徐變系數根據先天理論和老化理論得

出，其表達式為：

取τ＝τ₀，得到

式中，A和B為取決于混凝土材料性質和環境條件的常數。

由于先天理論和后天理論都有一定的缺陷，通過采用混合理論來加以克服缺陷，使混凝土的徐變系數更加準確、完善。

優選的，所述時效系數χ(t,τ₀)根據混凝土應力的變化規律得出，混凝土應力的變化規律為σ(t,τ₀)＝σ₀R(t,τ₀)，使得

式中，σ(t,τ₀)為混凝土τ₀時刻加載至t時刻的應力；

σ₀為混凝土τ₀時刻施加的應力；

為混凝土τ₀時刻加載至t時刻的徐變系數；

R(t,τ₀)為基于時間分段累積徐變應變的應力松弛系數。

由于時效系數χ(t,τ₀)的計算在實際應用時較難實現的，為此，需要根據混凝土應力的變化規律，從而求出χ(t,τ₀)。