【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理論,采用試驗研究和有限元數(shù)值模擬相結(jié)合的方式,實測了混凝土結(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鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂荷載和混凝土橋梁結(jié)構(gòu)變形及受力的影響,具體研究內(nèi)容如下:(1)通過進(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,分析環(huán)境濕度對混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部濕度場、收縮變形和早期基本力學(xué)性能的影響。試驗結(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,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,但對抗壓強(qiáng)度的提升不明顯,同時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,利用實測數(shù)據(jù)確定濕度場方程中濕度對流系數(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。(3)通過鋼筋混凝土拉伸試驗,對比了封閉和干燥兩種養(yǎng)護(hù)條件下試件軸心受拉時的開裂情況,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,說明表面封閉能有效提高結(jié)構(gòu)的抗裂性能。(4)通過有限元模擬鋼筋混凝土試件的拉伸過程,得到了荷載-伸長量曲線,與實測值進(jìn)行對比,結(jié)果表明:有限元模型能夠模擬試件的受拉開裂情況,與試驗情況吻合較好,計算開裂荷載略高于實測值。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U445.57
【圖文】：

不同機(jī)理起主導(dǎo)作用。通常，在相對濕度 20%時，水化由能的影響最大，而在相對濕度高于 50%時，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，但兩者之間沒有直接關(guān)系[46]。當(dāng)把、氣三相物質(zhì)的組合時，化學(xué)收縮被認(rèn)為是反應(yīng)物絕對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)控制全自動壓力試驗機(jī) (b) YE2539 高速靜態(tài)應(yīng)變儀圖 3-2 基本力學(xué)測試試驗設(shè)備圖3.2.2 試驗過程混凝土采用機(jī)械攪拌，分三批澆筑，澆筑后常溫養(yǎng)護(hù)，由于澆筑時氣溫較低，混凝土強(qiáng)度增長較慢，為保證試件的完整性，選擇澆筑 48h 后拆模。拆模后對試件進(jìn)行編號，并立即對第二組試件進(jìn)行封閉處理。本試驗借鑒日本學(xué)者 Tazawa[62]測量自收縮的試驗方法，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)，見圖 3-4。第一組試件置于室外通風(fēng)處自然養(yǎng)護(hù)，見圖 3-3，第三組試件在干縮徐變室內(nèi)恒濕養(yǎng)護(hù)，見圖 3-5。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2722673