RP约束混凝土柱徐变特性的理论分析(2)

稳定。

图2 加载龄期、持荷时间、轴压比对徐变的影响1-S0=3d;2-S0=7d;3-S0=28d;4-S0=3月;5-S0=1a;

6-t=3月;7-t=1a;8-t=5a;9-t=50a

(3)含FRP率(Af)

图3a所示为含FRP率Af(Af=AfPAc,其中,Af、Ac分别为FRP和混凝土的截面面积)对轴压构件徐

图1 E(t)-t、Nc(Ns)-t关系示意

113 徐变参数分析

下面通过典型算例分析各参数对FRP约束混凝土轴压构件徐变特性的影响。算例中构件截面形

式为圆形,计算参数(除特殊注明外)为:计算长度L=450mm;截面直径D=15mm;钢筋直径为816mm,根数为6根,其屈服强度fy=591MPa;混凝土变的影响。可见在其它条件相同的情况下,含FRP率越大,徐变量越大。这是因为在轴压比一定时,含FRP率越大的约束混凝土构件,其承担的外荷载也越大,导致构件总体徐变变形增大。

(4)FRP强度(ff)

图3b所示为FRP强度对徐变的影响。可见,在其它条件相同的情况下,FRP的强度越高,构件的徐变量越大,其原因与变化含FRP率而影响徐变的

工业建筑 31期

RP约束混凝土柱

原因相类似。修正模型时,假设徐变不影响混凝土的强度,混凝土在徐变开始前加荷到RS0时产生的即时应变为ES0,此后维持RS0的大小不变,经过t时间后,混凝土产生了徐变变形Ecc,则应力-应变关系模型上某点的应变Et和不发生徐变的混凝土模型上对应点的应变Et0的关系为:

EU(t,S0)]E)Et=[1+Dt0+(1-Dcc

(9)

其中D(=RfcS0Pc)为加荷应力比。这样,即可方便地

图3 含FRP率、FRP强度对徐变的影响

1-Af=01095;2-Af=01066;3-Af=01038;4-ff=1000MPa;

5-ff=750MPa;6-ff=41317MPa

确定考虑徐变影响后的FRP约束混凝土应力-应变关系模型,见图5

。

(5)混凝土强度(fck)

图4所示为混凝土强度对徐变的影响。可见,在其它参数一定的情况下,徐变随混凝土强度的提高而降低,这是因为轴压比一定时,虽然混凝土的强

度越高,其承担轴压力的比例也越大,但构件的约束效应系数随混凝土强度的提高而降低,使得混凝土极限承载力的增长要慢于混凝土强度的提高,从而

导致强度越高的混凝土其徐变变形也就可能越小。

图5 考虑徐变影响的混凝土应力-应变关系模型1-不考虑徐变影响的混凝土模型;2-考虑徐变影响的混凝土模型;3-[1+DU(t,S0)]Ec)Eccc+(1-D

由式(9)可知,当D=0时,Et=Et0,表明此时混凝土未发生徐变;当D=1时,Et=[1+U(t,S)]Et0。212 荷载-变形关系

确定了考虑徐变影响的混凝土应力-应变关系模型以后,即可利用数值方法方便地计算出徐变后FRP约束混凝土轴心受压构件的荷载-变形全过程关系曲线。计算时,加载龄期取为28d,持荷时间取为设计基准期50a,杆件在徐变开始时的初始挠度暂按构件计算长度的1P1000选取,计算过程如下:(1)与文献[4]计算FRP约束混凝土压弯构件一次加载时荷载-变形全过程关系曲线的方法类似,先对构件横截面进行单元划分,然后计算长期荷载N作用下构件的荷载-变形关系,确定挠度um及跨中截面各单元的应力Ri和形心应变Ei。

(2)假设构件在持荷t时间后有一徐变挠度增量$um,由平截面假定可计算出跨中截面各单元对应的形心应变,由此确定出截面受压区各单元产生的徐变量Ecci。

(3)确定各单元在考虑徐变应变后的应力,然后通过迭代调整截面形心处的应变E0,使构件满足内外弯矩平衡条件。

(4)调整$um,使构件满足内外轴力平衡条件,最终得到的$um即为考虑徐变影响后构件实际的挠度增量。

图6所示为考虑徐变影响和不考虑徐变影响时

图4 混凝土强度对徐变的影响

1-fc15MPa;3-fcc=33MPa;2-fcc=45c=70MPa

2 考虑徐变影响时FRP约束混凝土柱承载力的计

算

构件在长期荷载作用下,其材料的应力-应变关系通常会发生改变。要进行FRP约束混凝土构件徐变后承载力的计算,必须首先确定其核心混凝土在考虑徐变影响后的应力-应变关系模型。211 考虑徐变影响的混凝土应力-应变关系模型

文献[7]对FRP约束混凝土构件在一次加载情况下的力学性能进行了系统的理论分析,并得到有关试验的验证,在此基础上提出了FRP约束混凝土轴心受压时的纵向应力(R)-应变(E)关系表达式。

在进行考虑徐变影响的FRP约束混凝土构件荷载-变形关系的分析时,需对上述R-E关系模型进行修正。修正方法类似于文献[8]提出的方法,是对一次加载R-E关系模型作平行于E轴的仿射变换,但在其中考虑徐变加荷应力比的影响。

)))

RP约束混凝土柱

FRP约束混凝土压弯构件典型的N-um关系曲线比较情况。可见,二者的变化规律基本类似,只是在考虑徐变的影响后,构件的极限承载力有所降低,极限承载力对应的变形值增大,这种变化规律和构件长期荷载的轴压比、长细比、含FRP率、FRP屈服极限以及混凝土强度等因素有关。计算结果表明,考虑徐变影响时,在如下参数,如fy=200~500MPa,fck=15~72MPa,A=0104~0120,K=10~120范围内,极限荷载降低的幅度在1%~25%之间,极限荷载对应的变形则比不考虑徐变影响时情况大015~210

倍。

(4)混凝土抗压强度(fcc)

随着混凝土强度的增大,NccrPNcr有逐渐增大的趋势。这是因为轴压比一定时,混凝土强度越高,其承担轴压力的比例越大,混凝土徐变变形也就可能越大。3 结 语

在本文研究结果的基础上可初步得出如下结论:

(1)FRP约束混凝土构件的徐变随加荷龄期的增长而减小,随持荷时间的延长而增加,且徐变速率也在不断下降。

(2)轴压比对FRP约束混凝土的徐变影响较大:轴压比较小时,徐变和轴压比基本呈正比;轴压比较大时,徐变和轴压比呈非线性关系。线性徐变与非线性徐变的轴压比界限值与加载龄期、持荷时间和截面等参数有关,但一般在016左右变化。

图6 典型的N-um关系曲线

1-考虑徐变影响的构件;2-不考虑徐变影响的构件

(3)FRP约束混凝土构件的FRP强度或截面含FRP率越大,徐变量越大。

(4)轴压比和长细比对FRP约束混凝土徐变、构件承载力有影响:轴压比越大,徐变影响越明显,承载力降低的幅度越大;长细比和构件承载力的变化之间的关系为非线性,但其基本规律是承载力降低的幅度随长细比的增大而增大。

(5)含FRP率和FRP强度越大,徐变对承载力的影响越明显,承载力降低的幅度随含FRP率和FRP强度的增大而增大。

(6)混凝土强度对承载力的影响是:混凝土强度越高,承载力降低的幅度越大。

参考文献

1 惠荣炎,黄国兴,易冰岩.混凝土的徐变.北京:中国铁道出版社,1988

2 ACICommittee209.PredictionofCreep,ShrinkageandTemperatureEf-fectsinConcreteStructures.In:DesigningforEffectsofCreep,ShrinkageandTemperatureinConcreteStructures,ACISP27-4,Detroit,Mich,1992:51~93

3 CEB-FIPModelCode1990:rmationNo.190a,Comit Euro-InternationalduB ton,Lausanne,19904 于清,陶忠.FRP约束混凝土压弯构件力学性能的理论分析.工业建筑,2001,31(4):9~125 孙宝俊.混凝土徐变理论的有效模量法.土木工程学报.1993(3):66~686 于清.FRP约束混凝土柱强度承载力研究.工业建筑,2000,30(10):31~34

7 于清.轴心受压FRP约束混凝土的应力-应变关系研究.工业建筑,2001,31(4):5~8

8 ChuKH,CarreiraDJ.Time-DependentCyclicDeflectionsinRPCBeams.JournalofStructuralEngineering.1986,112(5):943~959

213 参数分析

下面通过典型算例分析各参数对考虑徐变影响的轴压构件稳定承载力Nccr的影响规律。计算时采用的计算 …… 此处隐藏：2613字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……