鋼管粉煤灰混凝土徐變及其對承載力影響研究

粉煤灰混凝土具有良好的和易性和力學性能，在鋼管混凝土結構中被大量應用。由于添加粉煤灰后，混凝土水化進程發(fā)生改變，表現(xiàn)出與普通混凝土不同的物理特征，其重要的時變性能—徐變也會改變。添加粉煤灰后混凝土徐變機理發(fā)生變化，較普通混凝土更復雜。因此，鋼管粉煤灰混凝土的徐變與填充普通混凝土的也會不同。由于核心混凝土處于密封環(huán)境中，且在鋼管緊箍作用下處于多軸應力狀態(tài)，鋼管粉煤灰混凝土的徐變是一個多因素耦合的復雜問題。徐變對鋼管混凝土承載力的影響在各國規(guī)范中有所考慮，但摻加粉煤灰后，且經(jīng)受一定時間的持荷后，其承載力如何變化在實踐中卻無法考慮，這方面的研究工作有待開展。 本項目主要對鋼管粉煤灰混凝土徐變及其對承載力的影響開展理論和試驗研究，主要研究工作如下： 1.開展應力狀態(tài)下粉煤灰混凝土強度和彈性模量依時發(fā)展的理論和試驗研究。在可壓縮堆積模型基礎上，建立了應力狀態(tài)下粉煤灰混凝土強度和彈性模量發(fā)展的理論模型，并根據(jù)試驗結果，對參數(shù)進行回歸。 2. 開展密封條件下粉煤灰混凝土徐變試驗研究。針對不同配比和軸壓比的素粉煤灰混凝土試件施加持續(xù)荷載，獲得了試件的徐變曲線。 3.建立粉煤灰混凝土徐變的簇模型。該模型反映混凝土徐變的粘彈性，本項目根據(jù)粉煤灰在混凝土中的水化機理，結合試驗，建立的模型能夠考慮粉煤灰摻量對混凝土徐變的影響。 4.開展鋼管粉煤灰混凝土軸心受壓和壓彎構件徐變的理論和試驗研究。在核心混凝土徐變的簇模型基礎上，分析鋼管粉煤灰混凝土軸心受壓和壓彎構件徐變的規(guī)律和參數(shù)影響。 5.進行徐變對鋼管粉煤灰混凝土構件承載能力影響的理論和試驗研究。在考慮徐變的混凝土本構關系基礎上，建立考慮徐變的鋼管粉煤灰混凝土承載力計算方法，通過計算回歸，給出鋼管粉煤灰混凝土承載力的徐變折減系數(shù)。 通過本項目的研究發(fā)現(xiàn)，較低軸壓比持續(xù)荷載狀態(tài)下粉煤灰混凝土的強度和彈性模量較無荷載作用的混凝土有所提高，提高幅度一般在5%左右。鋼管粉煤灰混凝土徐變前期發(fā)展較為平緩，且較普通鋼管混凝土徐變?yōu)樾?。對于軸心受壓構件而言，徐變對鋼管粉煤灰混凝土承載力的影響很小，而對壓彎構件，徐變對其承載力的影響則不可忽略。 2100433B

粉煤灰混凝土具有良好的和易性，在鋼管混凝土中被大量應用。然而，添加粉煤灰后鋼管混凝土的長期性能卻未得到重視，對其徐變及徐變對承載能力影響的研究尚未開展。添加粉煤灰后混凝土徐變機理發(fā)生變化，較普通混凝土更復雜。由于核心混凝土處于密封環(huán)境中，且在鋼管緊箍作用下處于多軸應力狀態(tài)，鋼管粉煤灰混凝土的徐變是一個多因素耦合的復雜難題。對該問題的深入研究有助于在設計施工階段合理考慮徐變影響和既有鋼管混凝土結構狀態(tài)的合理評估。.本項目在試驗基礎上，應用混凝土徐變固結理論和粘彈性模型，考慮粉煤灰影響混凝土固結的機理，建立密封環(huán)境下粉煤灰混凝土徐變模型。應用該模型，結合鋼管混凝土軸心受壓、壓彎構件力學特點，建立鋼管粉煤灰混凝土軸心受壓和壓彎構件徐變模型，分析粉煤灰類型和摻量對鋼管粉煤灰混凝土徐變的影響。在理論研究和試驗基礎上，建立考慮徐變的鋼管粉煤灰混凝土承載力計算公式，給出承載力的徐變折減系數(shù)。

本書重點闡述鋼管混凝土徐變理論。本書主要內容包括鋼管混凝土軸心受壓、偏心受壓、受彎構件以及鋼管混凝土構件在溫度影響下的徐變行為分析，鋼管混凝土結構在考慮幾何非線性、溫度效應等因素作用下的徐變效應分析，鋼管混凝土結構徐變效應的概率分析以及徐變對鋼管混凝土結構適用性可靠度的影響，徐變對鋼管混凝土結構動力特性、確定性動力響應、隨機振動響應和動力可靠度的影響等內容。本書的研究內容屬于鋼管混凝土徐變研究的前沿問題。本書按照研究問題劃分章節(jié)，每一章都獨立、完整地敘述了一類問題，包括相應的研究背景、研究方法和過程、研究結論等。 本書可供從事土木工程領域研究的科技人員及高等院校相關專業(yè)的師生參考。

第1章緒論

11鋼管混凝土徐變研究概述

111鋼管混凝土構件徐變研究

112鋼管混凝土結構徐變研究

113考慮溫度效應的鋼管混凝土徐變研究

114鋼管混凝土徐變不確定性研究

115鋼管混凝土徐變研究總結與展望

12本書主要研究內容

第2章混凝土徐變理論

21引言

22混凝土材料的徐變

221混凝土變形性能

222混凝土徐變機理

223溫度對混凝土徐變的影響

224混凝土徐變流變模型

23混凝土徐變的微觀本構模型

231混凝土徐變的固結理論

232混凝土徐變的微預應力固結理論

24混凝土徐變的數(shù)學模型

241普通混凝土徐變的B3模型

242硅粉混凝土徐變的B3修正模型

243粉煤灰混凝土徐變的B3修正模型

244混凝土徐變的微預應力固結理論數(shù)學模型

245考慮溫度效應的微預應力固結理論數(shù)學模型及其數(shù)值解法

246考慮溫度效應的混凝土徐變B3修正模型

25多軸應力狀態(tài)下的混凝土徐變

26小結

第3章鋼管混凝土構件徐變

31引言

32鋼管混凝土軸心受壓構件的徐變

321鋼管混凝土軸心受壓構件的受力分析

322鋼管混凝土軸心受壓構件的緊箍應力

323鋼管混凝土軸心受壓構件的徐變

324模型驗證

325參數(shù)分析

33鋼管混凝土偏心受壓構件的徐變

331鋼管混凝土偏心受壓構件的受力分析

332鋼管混凝土偏心受壓構件的緊箍應力

333鋼管混凝土偏心受壓構件的初始應力

334鋼管混凝土小偏心受壓構件的徐變

335鋼管混凝土大偏心受壓構件的徐變

336模型驗證

337參數(shù)分析

34鋼管混凝土受彎構件的徐變

341鋼管混凝土受彎構件的工作原理

342鋼管混凝土受彎構件的受力分析

343鋼管混凝土受彎構件的徐變

344參數(shù)分析

35考慮溫度效應的鋼管混凝土構件徐變

351考慮溫度效應的鋼管混凝土軸心受壓構件徐變

352考慮溫度效應的鋼管混凝土小偏心受壓構件徐變

353考慮溫度效應的鋼管混凝土大偏心受壓構件徐變

354參數(shù)分析

36鋼管高強混凝土軸心受壓構件的徐變

361試驗內容及方法

362試驗結果及分析

363模型建立

364模型驗證

365參數(shù)分析

37小結

第4章鋼管混凝土結構徐變

41引言

42結構徐變效應的確定性分析

421增量型類彈性本構關系和簡化方法

422結構徐變效應分析方法

423考慮幾何非線性的結構徐變效應分析方法

424考慮溫度作用的結構徐變效應分析方法

43結構徐變效應的概率分析

431結構徐變效應分析的不確定性

432結構徐變效應的概率分析方法

433敏感性分析方法

44確定性徐變效應數(shù)值模擬

441工程概況

442有限元模型

443考慮幾何非線性的徐變效應分析結果

444考慮溫度作用的徐變效應分析結果

445參數(shù)分析

45概率性徐變效應數(shù)值模擬

451計算模型

452極限狀態(tài)定義

453模型驗證

454結果與分析

46小結

第5章徐變對鋼管混凝土結構確定性地震響應的影響

51引言

52徐變對結構動力性能影響的關鍵問題

521徐變對結構動力性能的影響機制

522混凝土徐變后效

523徐變后幾何非線性梁單元的切線剛度矩陣

53考慮徐變效應的結構動力分析

531運動方程的建立

532特征問題數(shù)值解法

533結構動力響應數(shù)值解法

54徐變對鋼管混凝土結構確定性地震響應影響的數(shù)值模擬

541計算模型

542徐變對結構動力特性的影響

543徐變對結構地震響應的影響

55小結

第6章徐變對鋼管混凝土結構隨機地震響應的影響

61引言

62地震地面運動的隨機模型

621隨機地震動的譜描述

622地震地面運動加速度功率譜密度模型

623地震地面運動空間變化效應

624地震激勵功率譜的分解

63結構隨機地震響應分析的數(shù)值方法

631一致激勵下結構隨機地震響應

632非一致激勵下結構隨機地震響應

64徐變對鋼管混凝土結構隨機地震響應影響的數(shù)值模擬

641計算模型

642徐變對結構隨機地震響應的影響

65小結

第7章徐變對鋼管混凝土結構動力可靠性的影響

71引言

72結構的首次超越破壞準則

73隨機反應超越界限的概率分析

74基于Poisson假設的動力可靠性分析

741隨機反應最大值的概率分布

742確定界限下的動力可靠性

743隨機界限下的動力可靠性

75徐變對鋼管混凝土結構動力可靠性影響的數(shù)值模擬

751徐變對隨機反應最大值的影響

752徐變對動力可靠性的影響

76小結

參考文獻

內容介紹

《鋼管混凝土徐變》在對鋼管混凝土構件進行力學分析的基礎上，應用混凝土徐變的繼效流動理論及多軸應力下混凝土徐變理論，對鋼管混凝土構件的徐變進行了分析，并給出簡便的設計公式，將其應用于鋼管混凝土的格構柱、框架結構和拱橋結構中。全書共分7章，主要內容包括緒論、鋼管混凝土的軸心受壓構件徐變、小偏心受壓構件徐變、大偏心受壓構件徐變、受彎構件徐變及鋼管混凝土結構徐變等。《鋼管混凝土徐變》可供從事土木工程、力學研究等的科技人員及高等院校相關專業(yè)師生參考。

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