何健輝

（廣州大學(xué)土木工程學(xué)院 廣東省廣州市 510000）

1 前言

收縮徐變是混凝土材料本身的固有特性，混凝土的收縮主要指由于混凝土的干燥引起體積收縮，而徐變是在混凝土中應(yīng)力保持不變的條件下，混凝土的應(yīng)變隨時(shí)間增加的現(xiàn)象。收縮徐變會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形隨時(shí)間變化而變化，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)引起預(yù)應(yīng)力的降低和截面抗裂性的降低。

目前對混凝土徐變的非線性行以及長期荷載對混凝土材料性能的劣化的研究還不足，開展此方面的研究具有非常大的理論意義和實(shí)用性價(jià)值。分析混凝土在持續(xù)荷載下的力學(xué)性能、強(qiáng)度降低的原因；進(jìn)而建立徐變與損傷耦合模型，從而解釋混凝土徐變在持續(xù)高應(yīng)力的非線性表現(xiàn)，這些研究都具有相當(dāng)理論研究價(jià)值。另外，通過模型的建立，可以為更加確切的計(jì)算混凝土在長期荷載下的混凝土變形，為實(shí)際應(yīng)用中混凝土的設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的力學(xué)參數(shù)。同時(shí)研究持續(xù)荷載大小與持荷時(shí)間對混凝土長期強(qiáng)度的影響可以為實(shí)際評價(jià)混凝土抗裂設(shè)計(jì)，為增加其設(shè)計(jì)壽命提供參考意義同時(shí)也為混凝土結(jié)構(gòu)的安全性耐久性提供參考。

2 混凝土收縮徐變的國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀

混凝土的收縮徐變是一個(gè)尚未被人們充分認(rèn)識古老的問題。早在20世紀(jì)初，研究者就發(fā)現(xiàn)了混凝土的徐變現(xiàn)象，但直到20世紀(jì)30年代才開始對其徐變進(jìn)行系統(tǒng)的研究，其在實(shí)際工程中的應(yīng)用較晚。通過近十年來的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，研究者對混凝土收縮、徐變的認(rèn)識以及它們對結(jié)構(gòu)影響的分析、計(jì)算理論和方法取得了較大的進(jìn)步。目前許多國家、機(jī)構(gòu)提出的混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范或徐變理論，都具體考慮了混凝土的收縮徐變效應(yīng)。但是，混凝土的收縮徐變理論仍存在很大發(fā)展空間，不同國家和組織對收縮徐變機(jī)理的認(rèn)識，提出的收縮徐變計(jì)算表達(dá)式仍不盡相同，不僅計(jì)算式的表達(dá)方法不一樣，而且所使用的基本原理也有著很大的區(qū)別。

近些年來，隨著國內(nèi)外土木工程材料、力學(xué)等領(lǐng)域的深入研究和發(fā)展，人們對混凝土徐變效應(yīng)日益關(guān)注和重視，并且在一些方面也取得了較系統(tǒng)的研究成果和結(jié)論，主要包括以下三個(gè)方面：

（1）混凝土材料徐變機(jī)理、性質(zhì)，影響因素及其規(guī)律分析；

（2）單向荷載長期作用下混凝土構(gòu)件徐變性質(zhì)的試驗(yàn)研究；

（3）混凝土徐變效應(yīng)的預(yù)測及計(jì)算分析模型。

3 混凝土徐變預(yù)測的有關(guān)問題探討

從近些年的研究成果來看，絕大部分的模型在進(jìn)行徐變系數(shù)預(yù)測時(shí)大都按照雙曲函數(shù)或雙曲冪函數(shù)構(gòu)造，并通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論分析調(diào)整模型的擬合參數(shù)。然而，雙曲線函數(shù)在短時(shí)間內(nèi)與實(shí)測值具有較高的線性關(guān)系，并能推算最終徐變值，但利用初期實(shí)測值求得的徐變終值小于長期實(shí)測值，而雙曲冪函數(shù)則正好改進(jìn)了這一缺點(diǎn)，因而在進(jìn)行徐變系數(shù)預(yù)測時(shí)被廣泛采納，如ACI-209、CEB-FIP、GL-2000模型。此外，徐變度的估算大都采用對數(shù)函數(shù)或者多項(xiàng)冪函數(shù)與指數(shù)函數(shù)的乘積形式的表達(dá)式，對數(shù)函數(shù)在一定年限內(nèi)有著較好的線性關(guān)系，但當(dāng)持荷時(shí)間無限增加時(shí)，將徐變無限地增大，與實(shí)際中不相符合。多項(xiàng)冪函數(shù)與指數(shù)函數(shù)乘積形式的表達(dá)式雖然形式復(fù)雜，計(jì)算麻煩，但與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，用于有限單元法計(jì)算結(jié)構(gòu)應(yīng)力時(shí)，不必記錄前期的應(yīng)力，可以節(jié)省計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)單元和計(jì)算工作量的同時(shí)，也能滿足現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)應(yīng)力分析的要求，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

對于混凝土徐變效應(yīng)的研究通常集中在兩方面：一方面是通過材料及構(gòu)件的中、短期試驗(yàn)研究混凝土徐變成因機(jī)理，并通過數(shù)據(jù)回歸預(yù)測混凝土的長期變形等性質(zhì)；另一方面則主要通過理論研究和仿真分析，提出混凝土長期徐變的預(yù)測表達(dá)式或模型，以及混凝土長期應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的計(jì)算方法。目前常用統(tǒng)一的徐變系數(shù)來計(jì)算徐變變形，國內(nèi)外相繼提出了各種形式的徐變系數(shù)的表達(dá)式或函數(shù)，各布特點(diǎn)和優(yōu)劣，但至今未有一個(gè)統(tǒng)一公認(rèn)的預(yù)測模型。

4 結(jié)論

（1）混凝土在高持續(xù)荷載下，混凝土?xí)a(chǎn)生損傷，損傷越大，波速衰減越大。非線性波的非線性系數(shù)也越大。

（2）混凝土非線性系數(shù)與荷載也呈明顯的相關(guān)關(guān)系，混凝土非線性系數(shù)的相對值在混凝土加載至破壞的過程中有逐漸增大的趨勢。

（3）混凝土的波速與所受荷載呈現(xiàn)明顯的相關(guān)關(guān)系，持荷越高，波速降低的也越快。

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