文档介绍：第4 1卷第5期大连理工大学学报 Vol. 41, No. 5
2 0 0 1 年 9 月 Journal of Dalian University of Technology Sept. 2 0 0 1
文章编号: 1000-8608( 2001) 05-0607-05
自应力混凝土结构限制膨胀过程有限元法分析
姜峰, 黄承逵, 戴建国
( 大连理工大学土木工程系, 辽宁大连 116024 )
摘要: 在试验基础上, 根据限制条件下自应力混凝土的变形相容和平衡条件, 参照自由变形
膨胀混凝土的变形曲线, 给出了自应力值和有效自由变形的增量关系; 建立了可考虑膨胀和
徐变时间过程、可适应各种边界条件和配筋形式的配筋混凝土自应力发展过程的有限元分析
模型. 对若干配筋自应力混凝土试件的有限元数值计算表明, 自应力发展过程的计算结果与
试验结果吻合.
关键词: 有限元法/ 自应力混凝土; 徐变; 限制变形
中图分类号: T U 311. 4 文献标识码: A
0 引言膨胀混凝土的变形曲线, 建立了考虑膨胀和徐变
的时间过程、可适应各种边界条件和配筋形式的
自应力混凝土由于在水化过程中自身体积产
自应力混凝土有限元计算模型.
生膨胀, 能够克服普通混凝土早期产生的体积收
缩和开裂问题, 还能对钢筋有张拉作用, 产生自应 1 限制变形和自应力计算理论模式
力, 节省机械张拉所需的能量; 从而可在简化施工
配筋自应力混凝土在限制膨胀过程中的自应
的同时, 大幅度地提高混凝土的抗裂能力, 是一种
力水平, 是由其自身膨胀程度和膨胀中所受到的
性能优良、具有广阔应用前景的建筑材料. 膨胀
约束强弱所决定的. 膨胀程度取决于混凝土的自
混凝土根据其膨胀程度和使用功能, 可分为微膨
由膨胀特性、徐变度以及养护条件等因素, 而约束
胀( 补偿收缩) 混凝土和自应力混凝土两种. 对于
强弱则与边界条件、配筋率、配筋形式以及钢筋与
这两种混凝土来说, 如何确定一定配筋条件下的
混凝土的相对滑移量等因素有关. 考虑单向应力
限制膨胀率和自应力值是进行膨胀混凝土补偿收
如图 1 所示, 在自应力混凝土膨胀过程中的任意
缩或自应力混凝土结构设计的关键, 也是这两种
时刻, 钢筋应变
s( t) 和混凝土限制变形
rc( t) 总
混凝土更为广泛地应用所必须解决的问题. 由于
存在变形协调关系:
自应力混凝土在限制条件下的早期膨胀变形过程
r c( t) =
s( t) ( 1)
较为复杂, 各种力学参数又随时间不断变化, 增加
了计算的复杂性. 目前自应力混凝土的最终限制
变形、混凝土的自应力值主要是通过试验, 测得不
同配筋条件下的变形, 通过回归来确定出限制变
形、自应力值和配筋率的关系式. 但是这一方法
很难描述出自应力混凝土在膨胀过程中各种参数图 1 限制条件下自应力混凝土试件示意图
的非线性变化过程, 无法考虑较为复杂的边界条 Fig . 1 Self-stressing concret e specimen in
restrained co nditions
件和配筋形式, 因此在工程应用中有较大的局限
性. 本