一种混凝土徐变效应分析方法技术

本发明专利技术涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种混凝土徐变效应分析方法，包括以下步骤：①测定随时间变化的混凝土应力值σ(t)；②根据步骤1测得的混凝土应力值σ(t)做出其随时间t的变化曲线图；③采取递推方法得出徐变应变增量

An analysis method of concrete creep effect

The present invention relates to the technical field of bridge engineering, in particular to an analysis method of concrete creep effect, which comprises the following steps: the Sigma value determination of stress changes with time of concrete (T); according to the concrete steps of the 1 measured stress value sigma (T) make the t changes with time curve taking; recursive method to obtain creep strain increment

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土徐变效应分析方法
本专利技术涉及桥梁工程
，特别涉及一种混凝土徐变效应分析方法。
技术介绍
近年来，我国铁路建设得到迅猛发展，在铁路建设过程中，新建了许多铁路连续钢构桥。根据调查发现，高墩大跨连续钢构桥，在其成桥后若干年，跨中下挠仍不断增大，超过了设计时的预期值，影响了行车的舒适性，并对结构产生不利影响，降低了结构的耐久性，甚至导致桥梁破坏。研究表明，收缩徐变是导致大跨连续钢构桥持续下挠的重要原因之一，然而，由于对其作用效应认识不足，且收缩徐变受到多种随机因素的影响，该问题的研究一致受到国内外学者的关注，但至今仍不能得到很好的解决。传统的混凝土徐变收缩理论和计算方法一直处于持续研究和发展阶段，针对混凝土徐变收缩计算方法，国内外的研究人员提出过多种徐变计算理论，如老化理论、继效流动理论、弹性徐变理论、有效模量法等，但早期的这些计算方法主要采用传统的手算和数理统计方法，虽然在徐变收缩计算过程中被广泛应用，但是存在一定的局限性，计算非常复杂，而且不利于进行编程计算，在现代计算过程中的应用受到限制。现有的多次超静定结构的徐变效应分析方法主要采用力法，该分析方法对于复杂结构和过程的徐变问题分析计算精度较差，而且计算时间较长。例如现有技术中采用的混凝土徐变收缩效应分析的计算方法，该方法通过由混凝土徐变所导致的结构内力重分配计算的微分方程解，虽然这种方法被广泛使用，具有一定的计算优点，但是该方法对于多次超静定结构体系的计算却十分复杂，而且为便于求解所作的一些假定与实际出入较大，计算精度不够准确，计算时间也较长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术中多次超静定结构的徐变效应分析方法所采用力法所导致的计算精度差、计算时间长的问题，通过龄期调整的有效模量法的使用，提供一种混凝土徐变效应分析方法，该分析方法采用了应力应变的代数方程式，使得计算大为简化，有利于进行编程计算分析。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种混凝土徐变效应分析方法，包括以下步骤：步骤a：测定随时间t变化的混凝土应力值σ(t)；步骤b：根据步骤1测得的混凝土应力值σ(t)做出其随时间t的变化曲线图；步骤c：采取递推方法得出徐变应变增量步骤d：根据应力松弛系数R(t,τ)＝σ(t)/σ0、步骤b中的曲线图和步骤c，设定混凝土τ0时刻的应力值σ0＝1，得出随时间t变化的应力松弛系数R(t,τ)的计算公式，该计算公式的方程式为：式中，σ(t)为混凝土t时刻的应力；σ0为混凝土τ0时刻施加的应力；Δσn为混凝土某时段施加的应力增量；E(τn)为混凝土弹性模量；步骤e：根据应力松弛系数R(t,τ)得到混凝土随时间变化的弹性模量E(t,t0)；步骤f：根据弹性模量E(t,t0)和应力松弛系数R(t,τ)的计算公式完成对混凝土徐变效应分析。采取上述方式，得到了应力应变关系的方程式，同时采用递推方法得出徐变应变增量，使得计算大为简化，有利于进行编程计算分析，精度更高。混凝土从初始加载龄期τ0到计算时刻t，在应力变化条件下产生的计算龄期为t时的总应变εb(t)'的传统公式为式2.1；式2.1：因混凝土徐变度则式2.1可表示为式2.2；式2.2：进一步计算即为式2.3；式2.3：令为时效系数，在老化理论中被称为老化系数，是难以积分的，传统方法采用力法的方式进行计算，计算精度差、计算时间长，而通过本专利技术的计算分析方法，通过采用应力应变的代数方程式，使得计算大为简化，有利于进行编程计算分析。优选的，在步骤c中，采用递推方法得出徐变应变增量时，所述递推方法具体包括以下步骤：步骤c1：设定混凝土τ0时刻的应力值σ0＝1，结合步骤b中的变化曲线图，根据式3.1得出混凝土徐变应变的另一表达方程式εb(t)；步骤c2：根据步骤c1中的εb(t)的另一表达方程式εb(t)，计算混凝土在相邻时刻tn-1和tn的徐变应变量εc(tn-1)和εc(tn)；步骤c3：根据相邻时刻tn-1和tn的徐变应变量得出徐变应变增量的计算方程式：式中：Δτn为相邻时刻差值；ω为混凝土的变异系数；Δσn为混凝土应力增量；为混凝土的徐变系数值；ηn为设定的参数，其值为f为混凝土强度。优选的，结合徐变应变增量和应力松弛系数R(t,τ)的计算公式，得出基于时间分段累积徐变应变的应力松弛系数R(t,t0)，该应力松弛系数R(t,t0)为计算方程式，如下：式中：σ(t)为混凝土t时刻的应力；σ0为混凝土τ0时刻施加的应力；Δσn为混凝土应力增量；E(τn)为混凝土弹性模量；Δτn为相邻时刻差值；ω为混凝土的变异系数；为混凝土的徐变系数值；ηn为设定的参数，其值为优选的，根据应力松弛系数R(t,t0)得出混凝土随时间变化的弹性模量E(t,t0)，该弹性模量E(t,t0)为计算方程式，所述步骤e中，具体包括以下步骤：步骤e1：根据混凝土应力的变化规律得出时效系数χ(t,τ0)，该混凝土应力的变化规律为σ(t,τ0)＝σ0R(t,τ0)；步骤e2：根据时效系数得出弹性模量E(t,t0)，且弹性模量E(t,t0)为按龄期调整的有效模量，弹性模量E(t,t0)为计算方程式；所述时效系数式中：σ(t,t0)为混凝土τ0时刻加载至t时刻的应力；σ0为混凝土τ0时刻施加的应力；为混凝土τ0时刻加载至t时刻的徐变系数；R(t,t0)为基于时间分段累积徐变应变的应力松弛系数；所述弹性模量式中，E(t0)为混凝土t0时刻的弹性模量常数；χ(t,t0)为混凝土t0时刻加载至t时刻的时效系数；为混凝土t0时刻加载至t时刻的徐变系数；再根据应力松弛系数R(t,t0)可得：式中，E为混凝土的弹性模量；为混凝土τ0时刻加载至t时刻的徐变系数；Δτn为相邻时刻差值；ω为混凝土的变异系数；Δσn为混凝土应力增量；为混凝土的徐变系数值；ηn为设定的参数，其值为f为混凝土强度。采取上述方式，得到混凝土徐变效应分析的按龄期调整的有效模量，通过龄期调整的有效模量法使得多次超静定结构的徐变效应分析方法从力法向更接近实际的有限元逐步计算法转变，对于复杂结构和过程的徐变问题，其计算精度和计算时间得到优化。优选的，徐变系数根据先天理论和老化理论得出，其计算式为：取τ＝τ0，得到式中，A和B为取决于混凝土材料性质和环境条件的常数。由于先天理论和后天理论都有一定的缺陷，通过采用混合理论来加以克服缺陷，使混凝土的徐变系数更加准确、完善。优选的，所述步骤a中，在测定随时间变化的混凝土应力值σ(t)时，采用应力测量方法进行测量，包括以下步骤：步骤a1：在桥梁的边跨和中跨上确定多个断面布设应力测点，每个断面均布置多个应力测点，所述应力测点为布设于断面的箱梁内部和箱梁外部；步骤a2：使用应力测量仪器进行测量。优选的，所述混凝土弹性模量E(τn)包括普通混凝土弹性模量和轻骨料混凝土弹性模量，所述普通混凝土弹性模量表达式：所述轻骨料混凝土弹性模量表达式：E28为混凝土28天时的弹性模量；τ为加载龄期。优选的，所述步骤f中，在对混凝土徐变效应分析时，具体包括以下步骤：步骤f1：利用ANSYS的约束方程法建立空间模型；步骤f2：将徐变系数的表达式进行编译计算；步骤f3：对弹性模量E(t,t0)进行编译与实现。通过上述方式，结合ANSYS强大的二次开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混凝土徐变效应分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a：测定随时间t变化的混凝土应力值σ(t)；步骤b：根据步骤a测得的混凝土应力值σ(t)做出其随时间t的变化曲线图；步骤c：采取递推方法得出徐变应变增量

【技术特征摘要】
1.一种混凝土徐变效应分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a：测定随时间t变化的混凝土应力值σ(t)；步骤b：根据步骤a测得的混凝土应力值σ(t)做出其随时间t的变化曲线图；步骤c：采取递推方法得出徐变应变增量步骤d：根据应力松弛系数R(t,τ)＝σ(t)/σ0、步骤b中的曲线图和步骤c，设定混凝土τ0时刻的应力值σ0＝1，得出随时间t变化的应力松弛系数R(t,τ)的计算公式，该计算公式的方程式为：式中，σ(t)为混凝土t时刻的应力；σ0为混凝土τ0时刻施加的应力；Δσn为混凝土某时段施加的应力增量；E(τn)为混凝土弹性模量；步骤e：根据应力松弛系数R(t,τ)得到混凝土随时间变化的弹性模量E(t,t0)；步骤f：根据弹性模量E(t,t0)和应力松弛系数R(t,τ)的计算公式完成对混凝土徐变效应分析。2.根据权利要求1所述的混凝土徐变效应分析方法，其特征在于，在步骤c中，采用递推方法得出徐变应变增量时，所述递推方法具体包括以下步骤：步骤c1：设定混凝土τ0时刻的应力值σ0＝1，结合步骤b中的变化曲线图，得出混凝土徐变应变的另一表达方程式εb(t)；步骤c2：根据步骤c1中的εb(t)的另一表达方程式εb(t)，计算混凝土在相邻时刻tn-1和tn的徐变应变量εc(tn-1)和εc(tn)；步骤c3：根据相邻时刻tn-1和tn的徐变应变量得出徐变应变增量的计算方程式：式中：Δτn为相邻时刻差值；ω为混凝土的变异系数；Δσn为混凝土应力增量；为混凝土的徐变系数值；ηn为设定的参数，其值为f为混凝土强度。3.根据权利要求2所述的混凝土徐变效应分析方法，其特征在于，结合徐变应变增量和应力松弛系数R(t,τ)的计算公式，得出基于时间分段累积徐变应变的应力松弛系数R(t,t0)，该应力松弛系数R(t,t0)为计算方程式，如下：式中：σ(t)为混凝土t时刻的应力；σ0为混凝土τ0时刻施加的应力；Δσn为混凝土应力增量；E(τn)为混凝土弹性模量；Δτn为相邻时刻差值；ω为混凝土的变异系数；为混凝土的徐变系数值；ηn为设定的参数，其值为4.根据权利要求1所述的混凝土徐变效应分析方法，其特征在于，根据应力松弛系数R(t,t0)得出混凝土随时间变化的弹性模量E(t,t0)，该弹性模量E(t,t0)为计算方程式，所述步骤e中，具体包括以下步骤：步骤e1：根据混凝土应力的变化规律得出时效系数χ(t,τ0)，该混凝土应力的变化规律为σ(t,τ0)＝σ0R(t,τ0)；步骤e2：根据时效系数得出弹性模量E(t,t0)，且弹性模量E(t,t0)为按龄...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈思孝，陈克坚，陈天地，李锐，张亮亮，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51