混凝土自身与干燥收缩一体化模型及其在收缩应力计算中的应用

作     者：张君 韩宇栋 高原 ZHANG Jun;HAN Yu-dong;GAO Yuan

作者机构：清华大学土木工程系结构工程与振动教育部重点实验室北京100084 

出 版 物：《水利学报》 (Journal of Hydraulic Engineering)

年 卷 期：2012年第43卷第S1期

页      面：13-24页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(50978143 51178248) 

主　　题：混凝土 收缩 内部湿度 一体化模型 路面板 收缩应力 

摘      要：从混凝土收缩的微细观机理出发,以混凝土内部水分含量变化为统一的湿度收缩驱动内因,建立了早龄期混凝土的自收缩、干燥收缩与内部相对湿度之间的关系模型。随后综合考虑水泥水化和环境干燥两种失水机理,建立了考虑环境温湿度边界条件的混凝土结构内部湿度分布的预测模型。利用这两个模型,计算了表面环境干燥条件下早龄期混凝土路面板内收缩应变的分布与发展。结果表明,板厚方向上混凝土收缩应变分布受表面干燥影响明显,呈典型的非线性,且非线性度随混凝土强度提高而加剧。最后,采用变形分解原理,将路面板厚度方向上非线性分布的收缩应变分解为平均应变、线性应变和非线性应变,并分别计算对应的湿度收缩应力,计算中考虑路面板和地基间界面摩擦力约束和混凝土徐变产生的应力松弛,最终得到早龄期混凝土路面板内湿度收缩总应力的分布及其随养护龄期的发展规律。结果表明:板厚方向上湿度收缩应力分布受表面干燥影响明显,呈典型的非线性,靠近干燥表面局部区域的湿度收缩应力越大、应力梯度越大;板长方向上对称地从两端到板中湿度收缩应力逐渐增大;随着养护龄期的延长,板厚和板长方向上湿度收缩应力均逐渐增大,且厚度方向上表面干燥对收缩应力梯度分布的影响深度增大;给定龄期,混凝土强度越高,板厚和板长方向上收缩应力值及其梯度均增大。