探究钢筋砼在长期荷载作用下的变形

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇探究钢筋砼在长期荷载作用下的变形范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：随着城市发展需求，越来越多的大跨度建筑被应用在建筑设计中。剪跨较大的混凝土钢筋梁，在长期受到力荷载的作用下会发生一定的形变，考虑到混凝土梁在长期荷载作用下等于挠度公式。本文以我司在重庆国泰艺术中心项目中，采用了预紧力拉索结构，预紧力拉索与混凝土梁相连接，此混凝土梁承受较大的索力的案例进行分析，并得到了相应的结论，望广大同行给予指导。

关键词：研究 荷载 徐变 收缩

中图分类号：TU238+.2文献标识码：A

引言：钢筋混凝土结构在长期经受荷载的情况的下自身徐变和收缩性都会跟着钢筋的变形随时间的增长进行发展。钢筋混凝土在长期荷载作用下会受到很大的挠度变化，通常用于计算其弹性模量法的方法有系数法、有效模量法等。尤其大跨度梁发生开裂时经常会用到有效模量和系数法等。通过本文的分析我们可以确定在长期荷载作用下只能得到最终挠度值，并且在两种方法进行未开裂截面时单独计算，在不考虑到混凝土收缩和徐变的状态下要同时对这一情况进行研究。

研究实验

在经过8个月的长期荷载实验我们针对钢筋混凝土梁进行测试得出表1（见下表）钢筋混凝土的纵向受拉筋的屈服度、箍筋屈服度、混凝土抗压试件分别用fy、fyv、fcu来表示。所有的试验试件都是使用单截面矩形箍筋进行制作，简直力两点对称荷载跨度为2.5。为了精确地确定荷载的大小，对梁体在进行荷载增加前进行了4根相同截面尺寸和短期增加荷载的破坏性试验，我们发现弯曲裂缝出现时间要早于斜裂缝的出现时间。但是在荷载作用下斜裂缝的宽度要远远大于弯曲裂缝，在长期荷载水平实验中单斜裂缝的宽度达到3毫米时对应的荷载水平会相对增加。

实验开始前先对试件增加荷载到长期荷载水平。然后当荷载保持不变时，其长期荷载作用时间为3个月。整个试验过程分为两组，第一组在试验室的自然环境下进行。在荷载测定期间，每7d对梁体的变形进行测量记录。在进行梁体试件制作的同时，还对梁体的收缩应变试件进行测试。同时对梁的变形也进行了收缩监测。试件周围的温度为28摄氏度和17.5摄氏度。平均湿度达到50%和60%，这说明在温度高情况下，混凝土受到的荷载作用越大其湿度会相对降低，混凝土产生的收缩就会越大。在进行长期荷载作用时，第一组和第二组试件出现了明显的收缩应变，应变185μе和143μе（见表2）这说明在长期荷载（pt）的作用下，不同试件跨中初始挠度(we)和最大斜裂缝宽度(f0)的差别并不大，但是经过三个月荷载后会发生较明显变化。见下表2

二． 荷载作用下变形计算公式

在荷载作用下梁体内存在斜裂缝，所以剪跨小的梁在长期荷载附加挠度的计算中不单只包含了弯曲效益，还存在一部分的剪切效益。在长期荷载作用下的剪切效益容易发生附加变形，这就需要在解决弯曲效率的同时要保证附加变形计算问题，在追加挠度的同时要复合迭加原理：

f =fm + fv

fm：表示为弯曲效益引发的长期附加挠度。

fv：表示为剪切效应引发的长期附加挠度。

三．弯曲效应引起的附加挠度的建立

在进行附加挠度时，必须建立截面附加曲率计算公式，在未开裂的截面非常容易进行弹性理论的附加曲率计算，在实际施工的过程中，很多梁都会因为荷载出现裂缝。未了建立开裂的附加曲率计算公式，要根据现有计算理论进行如下的假设

（一）平截面无论在任何荷载状态下都会保持截面特征

2）混凝土在应变过程中要复合龄期，如果考虑混凝土的收缩应变影响便有如下公式：

ε( t ) = σ0( 1 + φ) / Ec0+ σ( 1 + Xφ) / E c0+εsh 式中, ε( t )为长期荷载作用期间混凝土的应变, σ0和Ec0分别表示长期荷载开始作用时硷的应力和弹性模量, φ和X分别表示硷徐变系数和龄期调整系数, σ为混凝土附加应力;

（二）混凝土收缩速率与徐变的相同;

（三）忽略混凝土的抗拉作用。

根据假设1 ) 可得到单筋截面的计算模型。在假想没有任何钢筋存在的情况下由于混凝土徐变和收缩引起的截面应变。在长期荷载作用下截面上真正的应变。设梁顶和梁底硷的自由收缩应变分别为εsh1和εsh2

且沿截面高度按线性变化。根据假设和图1所示的计算模型, 由于混凝土徐变和收缩引起纵向受拉钢筋的附加拉力Ns :为Ns =εsE sAs

图1单筋计算模型

在公式中εs为受拉钢筋的附加拉应变，Es和As分别为钢筋的弹性模量和面积。利用截面平衡条件ΣX=o 即可得到硷压区的附加压力：▷Ns（假设顶部距离为0.5 x1）Ns =εsE sAs。在利用长期荷载作用期间截面弯矩不变的条件时，受拉梁体内钢筋在取矩形上可求的混凝土受压区中的▷MC为：

MC=εsE sAs（d-0.5 x1）

MC引起截面顶部纤维受拉。应当指出, 裂缝间纵向受拉钢筋的应变分布是不均匀的, 裂

缝间的拉应变要小于裂缝处的拉应变, 但考虑到钢筋和硷之间的粘结滑移徐变以及混凝土拉应变的徐变对长期变形的影响, 为简化起见, 假设它们之间的效应相互抵消, 则表示受拉钢筋平均附加拉应变。由梁截面顶部和中和轴处( 到顶部距离为x1 , ) 的变形协调条件并根据公才可得到。

四．长期荷载作用下的总挠度

根据公式f =f m + fv 可以计算出总的附加挠度，并且根据梁体的附加挠度计算和实测结果进行比较，梁体的纯弯段在受到边缘实测时，平均附加压会发生不均匀的提高，这些测量结果表示钢筋混凝土梁在3个月的荷载作用下，剪切效应会引起附加挠度为总附加挠度的30%左右，所以设长期荷载的总挠度为f：

f=f 0+f

f 0作为在接受长期荷载时产生的初始挠度值，同时f=f 0+f不仅可以作为矩形截面梁的基础计算方法，也可以作为其他截面梁的处理形式进行应用。

结束语

在重庆国泰艺术中心项目中我司将预紧力拉索施工完成后，对混凝土梁进行了挠度检测。剪跨比较大的钢筋混凝土梁在受到荷载作用3个月后，跨中的挠度就后为原初始挠度的40%左右，同时会引起附加挠度为总挠度的30%，同时环境温度越高，相对的变形时间和变形幅度就会加大。这就说明在梁受力段的平截面长期受到荷载力时，仍会保持平截面不变。

在进行长期荷载作用下可以利用平面假设的方法进行截面附加曲率和弯曲挠度的计算。在计算过程中要考虑到徐变和收缩影响。这度由于收缩引起的附加挠度在按未开裂截面计算进行了公式优化改革。同时还将混凝土的龄期进行有效的调整，这使因为有效模量法计算时取得的统一结果。

在进行长期荷载工作下的两题可以通过实测得出结构徐变和龄期，这同时为钢筋混凝土梁在实际环境中进行估算提供了有效的方法。通过本文分析得出钢筋混凝土在长期荷载作用下的变形特征，望广大同行给予指导。

参考文献：

[1]李志华，苏小卒;;钢筋混凝土受弯构件挠度计算方法综述分析[J];四川建筑科学研究;2011年02期

[2]李玉荣，沈金，孙炳楠，裘涛.型钢混凝土转换梁施工阶段变形实测与计算[J];建筑结构;2008年03期

[3]夏春红，许勤.长期荷载作用下轻骨料混凝土梁的变形试验研究[A];第15届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅱ册）[C];2006年

[4]高明桦，张志宽.混凝土的收缩徐变及长期荷载下的变形[J];山西建筑;2007年23期

[5]孙璨.钢筋混凝土结构长期徐变收缩效应研究应用[D];哈尔滨工业大学;2010年

[6]简斌,王正霖,白绍良.预应力混凝土连续梁弯矩调幅的主要影响因素[J];四川建筑科学研究;2000年03期

[7]王全凤，刘凤谊，杨勇新，黄奕辉，张清河.HRB500级钢筋混凝土连续梁抗弯试验研究[J];四川建筑科学研究;2008年04期

作者简介：

王雨文，男，生于1979年，本科，工程师，主要从事建筑装饰、建筑结构、技术及施工管理工作

于海，男，生于1971年，本科，工程师，主要从事建筑装饰、施工及技术管理工作