【摘要】：目前,混凝土結(jié)構(gòu)橋梁在公路系統(tǒng)中的占了很大比重,由于混凝土材料的干燥收縮以及與外荷載的共同作用,在養(yǎng)護(hù)初期極易形成表面干縮裂紋,這種裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展不僅影響橋梁結(jié)構(gòu)的美觀,還會(huì)降低其耐久性和安全性,危及公路系統(tǒng)的安全,因此研究混凝土結(jié)構(gòu)表面干縮裂紋的防治技術(shù)尤為重要。本文基于混凝土濕度場(chǎng)理論,采用試驗(yàn)研究和有限元數(shù)值模擬相結(jié)合的方式,實(shí)測(cè)了混凝土結(jié)構(gòu)早期內(nèi)部溫濕度變化和干縮變形,探討了混凝土濕度場(chǎng)微分方程中相關(guān)參數(shù)的確定,進(jìn)一步探究了表面封閉處理對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂荷載和混凝土橋梁結(jié)構(gòu)變形及受力的影響,具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)通過(guò)進(jìn)行室外環(huán)境、封閉環(huán)境和干燥環(huán)境三種條件下混凝土試件的收縮試驗(yàn),分析環(huán)境濕度對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部濕度場(chǎng)、收縮變形和早期基本力學(xué)性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:試件早期收縮變形隨環(huán)境濕度降低而增大,環(huán)境濕度越低,內(nèi)部濕擴(kuò)散速率越快,內(nèi)部相對(duì)濕度下降也越多;混凝土結(jié)構(gòu)的濕擴(kuò)散呈現(xiàn)從表面向試件中心逐漸降低的趨勢(shì),表面濕擴(kuò)散最明顯,內(nèi)部濕度變化較緩慢;采取包裹鋁箔的表面封閉方式有助于提高試件的抗拉強(qiáng)度和彈性模量,但對(duì)抗壓強(qiáng)度的提升不明顯,同時(shí)能有效減小試件的早期收縮變形。(2)采用ADINA有限元軟件模擬干燥組試件的干縮變形,利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定濕度場(chǎng)方程中濕度對(duì)流系數(shù)和收縮系數(shù)的取值,分析成果如下:混凝土試件的濕度梯度呈現(xiàn)由表面向內(nèi)部逐漸減小的變化規(guī)律,內(nèi)部濕度降低緩慢;試件的干縮變形隨環(huán)境濕度的增大而降低,與試驗(yàn)所得結(jié)論相同;環(huán)境濕度越高,早期收縮占收縮終值的比例越大,當(dāng)濕度達(dá)到一定范圍后,100d后試件的收縮變形基本不再增長(zhǎng)。(3)通過(guò)鋼筋混凝土拉伸試驗(yàn),對(duì)比了封閉和干燥兩種養(yǎng)護(hù)條件下試件軸心受拉時(shí)的開(kāi)裂情況,結(jié)論如下:封閉養(yǎng)護(hù)的試件抗拉強(qiáng)度較高,開(kāi)裂荷載較干燥養(yǎng)護(hù)組提升了16.2%。卸載后的裂縫寬度也小于干燥養(yǎng)護(hù)組試件,說(shuō)明表面封閉能有效提高結(jié)構(gòu)的抗裂性能。(4)通過(guò)有限元模擬鋼筋混凝土試件的拉伸過(guò)程,得到了荷載-伸長(zhǎng)量曲線,與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明:有限元模型能夠模擬試件的受拉開(kāi)裂情況,與試驗(yàn)情況吻合較好,計(jì)算開(kāi)裂荷載略高于實(shí)測(cè)值。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U445.57
【圖文】：

不同機(jī)理起主導(dǎo)作用。通常，在相對(duì)濕度 20%時(shí)，水化由能的影響最大，而在相對(duì)濕度高于 50%時(shí)，水化物自由能的變化影響甚微。但就一般工程環(huán)境而言，環(huán)境燥收縮的主要作用機(jī)理為失水導(dǎo)致的毛細(xì)管張力和劈自收縮機(jī)理水泥膠凝體在初凝之后恒溫恒重下產(chǎn)生的宏觀體積降變化、遭受外力等原因所造成的體積變化。而化學(xué)收縮于未水化之前水的體積和未水化水泥的體積之和，它但是化學(xué)收縮和自收縮又并不相同，前者只有在供水足，而后者是與供水充足與否無(wú)關(guān)，是純粹的宏觀體積變產(chǎn)生的主要原因，但兩者之間沒(méi)有直接關(guān)系[46]。當(dāng)把、氣三相物質(zhì)的組合時(shí)，化學(xué)收縮被認(rèn)為是反應(yīng)物絕對(duì)為是固相體積形成后外觀體積的降低，因此自收縮遠(yuǎn)發(fā)和外部水源的條件下，自收縮和化學(xué)收縮的關(guān)系如圖

(a) 微機(jī)控制全自動(dòng)壓力試驗(yàn)機(jī) (b) YE2539 高速靜態(tài)應(yīng)變儀圖 3-2 基本力學(xué)測(cè)試試驗(yàn)設(shè)備圖3.2.2 試驗(yàn)過(guò)程混凝土采用機(jī)械攪拌，分三批澆筑，澆筑后常溫養(yǎng)護(hù)，由于澆筑時(shí)氣溫較低，混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)較慢，為保證試件的完整性，選擇澆筑 48h 后拆模。拆模后對(duì)試件進(jìn)行編號(hào)，并立即對(duì)第二組試件進(jìn)行封閉處理。本試驗(yàn)借鑒日本學(xué)者 Tazawa[62]測(cè)量自收縮的試驗(yàn)方法，試件拆模后立即用薄鋁膠帶進(jìn)行封閉，隨即置入塑料袋內(nèi)養(yǎng)護(hù)，見(jiàn)圖 3-4。第一組試件置于室外通風(fēng)處自然養(yǎng)護(hù)，見(jiàn)圖 3-3，第三組試件在干縮徐變室內(nèi)恒濕養(yǎng)護(hù)，見(jiàn)圖 3-5。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2722673