大坝混凝土早龄期变温条件下拉伸徐变研究
发布时间：2021-04-10 11:19
为解决大坝混凝土早龄期拉伸徐变确定困难的问题,本文综合考虑大坝混凝土早龄期水化发展进程和约束状态,采用温度-应力试验技术,测试获得粉煤灰掺量分别为35%和80%掺量的两种大坝混凝土在两种不同温度养护模式下约束试件和自由试件的温度、变形和应力的发展曲线,由此确定两种大坝混凝土的早龄期拉徐变及其发展规律。结合温度-应力试验和绝热温升试验数据,提出变温条件下的改进开尔文模型的大坝混凝土早龄期拉徐变模型,并对模型进行验证。结果表明:粉煤灰掺量为80%的大坝混凝土早龄期拉伸徐变度较大,可减小约束应力的发展,对混凝土早龄期抗裂有利。基于水化发展进程的改进开尔文模型可较好地预测约束状态下大坝混凝土的早龄期拉伸徐变,从而用于其早龄期开裂风险评估。
【文章来源】：水力发电学报. 2020,39(08)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
温度-应力试验现场图Fig.1Temperature-stresstestofdamconcrete
缤?3所示。由图3（a）可知，温度匹配模式下，NS-FA混凝土的开裂温度为-0.4℃，HP-FA的为-15.3℃。（a）温度（b）自由应变（c）约束应力图3NS-FA和HP-FA在匹配模式下的温度、自由应变和约束应力Fig.3Temperature,freestrain,andrestraintstressofdamconcreteinTMCmode3大坝混凝土拉伸徐变模拟分析3.1基于温度-应力试验确定徐变根据Kovler[15]的测定方法，用TSTM可确定约束混凝土在变应力作用下的早龄期徐变原理如图4所示。图4徐变的确定方法[15]Fig.4Determinationofcreep[15]在TSTM测试系统中同时浇筑和按同一温度历程养护约束试件和自由试件2个试件。当约束试件的变形发展超过预设的阈值时，试验机自动将试件的活动端压或拉回初始的零位置，这称为一个调整周期。如图4所示，在每个调整周期内约束试件的位移都为零。对约束试件而言，在每个调整周期内试件的应变发展满足：thascreΔε+Δε+Δε+Δε=0（1）式中：thΔε，asΔε，crΔε和eΔε分别为每个调整周期内的热应变、自收缩应变、徐变和弹性应变，eΔε可由约束应力发展曲线和混凝土时变的弹性模量确定。累计各个调整周期的各应变增量，就获得：thascreε（t+）ε（t+）ε（t+）ε（t=）0（2）fε是自由试件的自由应变，等于热应变和自收缩应变的之和：crefε（t+）ε（t=）ε（t）（3）徐变度（10-6/MPa）是恒定荷载下单位应力所对应的徐变，将总徐变归一化，得到单位应力引起的徐变。在TST约束收缩试验中?
50水力发电学报获得更好的抗裂性。（a）绝热模式下的徐变度（b）温度匹配模式下的徐变度图5大坝混凝土的徐变度Fig.5Specificcreepofdamconcrete3.2基于水化度的改进开尔文模型结合实测的温度-应力试验数据，通过微分的方法，用变应力公式改进开尔文模型[13]的恒力作用下的理论公式，同时考虑到温度变化对徐变的影响，利用微预应力-固结理论[11]改进模型中的黏壶单元，模拟早龄期大坝混凝土变温条件下的拉伸徐变。如图6所示，弹簧单元表示混凝土的弹性变形，3个开尔文单元表示混凝土的黏弹性变形，黏壶单元表示混凝土的黏性变形。其中，水化程度决定了弹簧单元的刚度系数、开尔文单元的刚度系数和黏性系数、黏壶单元的黏性系数。图6改进开尔文模型Fig.6ImprovedKelvinmodel单元本构方程如下：（1）弹簧单元：()()()e0.6200iEtEEσξεξξξξξ∞∞+==（4）式中：E(ξ)为基于水化度的弹性模量；eε为弹簧单元应变：E∞为最终的弹性模量；ξ(t)为t时刻混凝土的水化度；0ξ为渗透阈值，一般取0.1[16]，本文取初凝时间所对应的水化度；ξ∞为最终水化度；+为取正值算子。（2）开尔文单元：()()kkkk,1,2,3iiiiiiiikiηησσσσξεσηξε=+===（5）式中：σ为外应力；kiσ和ηiσ分别为第i个开尔文单元的弹簧单元与黏壶单元的应力；kiε为第i个开尔文单元应变；()ikξ和()iηξ为第
【参考文献】：
期刊论文
[1]超高掺量粉煤灰大体积混凝土早龄期热膨胀系数[J]. 赵志方,张广博,施韬. 水力发电学报. 2019(06)
[2]超高掺量粉煤灰大坝混凝土早龄期抗裂性研究[J]. 赵志方,李超,张振宇,王卫仑,周厚贵. 水力发电学报. 2016(07)
[3]基于水化程度的早龄期混凝土拉伸徐变模型研究[J]. 梁思明,魏亚. 工程力学. 2016(01)
[4]早龄期水泥混凝土拉伸徐变实测与模型[J]. 魏亚,姚湘杰. 工程力学. 2015(03)
[5]混凝土早期徐变对开裂敏感性的影响[J]. 张涛,覃维祖. 工业建筑. 2005(08)
本文编号：3129542
【文章来源】：水力发电学报. 2020,39(08)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
温度-应力试验现场图Fig.1Temperature-stresstestofdamconcrete
缤?3所示。由图3（a）可知，温度匹配模式下，NS-FA混凝土的开裂温度为-0.4℃，HP-FA的为-15.3℃。（a）温度（b）自由应变（c）约束应力图3NS-FA和HP-FA在匹配模式下的温度、自由应变和约束应力Fig.3Temperature,freestrain,andrestraintstressofdamconcreteinTMCmode3大坝混凝土拉伸徐变模拟分析3.1基于温度-应力试验确定徐变根据Kovler[15]的测定方法，用TSTM可确定约束混凝土在变应力作用下的早龄期徐变原理如图4所示。图4徐变的确定方法[15]Fig.4Determinationofcreep[15]在TSTM测试系统中同时浇筑和按同一温度历程养护约束试件和自由试件2个试件。当约束试件的变形发展超过预设的阈值时，试验机自动将试件的活动端压或拉回初始的零位置，这称为一个调整周期。如图4所示，在每个调整周期内约束试件的位移都为零。对约束试件而言，在每个调整周期内试件的应变发展满足：thascreΔε+Δε+Δε+Δε=0（1）式中：thΔε，asΔε，crΔε和eΔε分别为每个调整周期内的热应变、自收缩应变、徐变和弹性应变，eΔε可由约束应力发展曲线和混凝土时变的弹性模量确定。累计各个调整周期的各应变增量，就获得：thascreε（t+）ε（t+）ε（t+）ε（t=）0（2）fε是自由试件的自由应变，等于热应变和自收缩应变的之和：crefε（t+）ε（t=）ε（t）（3）徐变度（10-6/MPa）是恒定荷载下单位应力所对应的徐变，将总徐变归一化，得到单位应力引起的徐变。在TST约束收缩试验中?
50水力发电学报获得更好的抗裂性。（a）绝热模式下的徐变度（b）温度匹配模式下的徐变度图5大坝混凝土的徐变度Fig.5Specificcreepofdamconcrete3.2基于水化度的改进开尔文模型结合实测的温度-应力试验数据，通过微分的方法，用变应力公式改进开尔文模型[13]的恒力作用下的理论公式，同时考虑到温度变化对徐变的影响，利用微预应力-固结理论[11]改进模型中的黏壶单元，模拟早龄期大坝混凝土变温条件下的拉伸徐变。如图6所示，弹簧单元表示混凝土的弹性变形，3个开尔文单元表示混凝土的黏弹性变形，黏壶单元表示混凝土的黏性变形。其中，水化程度决定了弹簧单元的刚度系数、开尔文单元的刚度系数和黏性系数、黏壶单元的黏性系数。图6改进开尔文模型Fig.6ImprovedKelvinmodel单元本构方程如下：（1）弹簧单元：()()()e0.6200iEtEEσξεξξξξξ∞∞+==（4）式中：E(ξ)为基于水化度的弹性模量；eε为弹簧单元应变：E∞为最终的弹性模量；ξ(t)为t时刻混凝土的水化度；0ξ为渗透阈值，一般取0.1[16]，本文取初凝时间所对应的水化度；ξ∞为最终水化度；+为取正值算子。（2）开尔文单元：()()kkkk,1,2,3iiiiiiiikiηησσσσξεσηξε=+===（5）式中：σ为外应力；kiσ和ηiσ分别为第i个开尔文单元的弹簧单元与黏壶单元的应力；kiε为第i个开尔文单元应变；()ikξ和()iηξ为第
【参考文献】：
期刊论文
[1]超高掺量粉煤灰大体积混凝土早龄期热膨胀系数[J]. 赵志方,张广博,施韬. 水力发电学报. 2019(06)
[2]超高掺量粉煤灰大坝混凝土早龄期抗裂性研究[J]. 赵志方,李超,张振宇,王卫仑,周厚贵. 水力发电学报. 2016(07)
[3]基于水化程度的早龄期混凝土拉伸徐变模型研究[J]. 梁思明,魏亚. 工程力学. 2016(01)
[4]早龄期水泥混凝土拉伸徐变实测与模型[J]. 魏亚,姚湘杰. 工程力学. 2015(03)
[5]混凝土早期徐变对开裂敏感性的影响[J]. 张涛,覃维祖. 工业建筑. 2005(08)
本文编号：3129542
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