RP约束混凝土柱徐变特性的理论分析(2)

RP约束混凝土柱

U(t,S)=

Ecc(t)S

(2)

发生改变,因而进行徐变计算需要选择一种合适的方法以考虑这种变化。进行钢筋混凝土构件徐变计算时常用的方法主要有有效模量法、老化理论、弹性

徐变理论、弹性老化理论、继效流动理论以及龄期调整有效模量法等。本文选用龄期调整有效模量法进行FRP约束混凝土构件徐变的计算。

这些方法都假定徐变与应力的关系为线性,并都服从Boltzman叠加原理)))在变应力作用下时间t时的总应变E(t)为每一应力增量$R(t)引起应变的总和。

对混凝土在初始加荷龄期S0时施加初始应力RS0,其后应力发生连续变化,总应变一般可表示为:E(t)=

=

RS0R(t)-RS0

[1+U(t,S0)]+E(SE(t,S0)0)RS0R(t)-RS0

[1+U(t,S0)]+#E(S0)E(S0)[1+V(t,S0)U(t,S0)]

(4)

[1]

当FRP约束混凝土构件的荷载-变形关系处于弹性阶段时,式(2)与式(1)一致;当FRP约束混凝土构件处于弹塑性阶段时,其应力和应变之间的关系为非线性,利用式(2)计算徐变的结果将比利用式(1)的计算结果大,两者差别的大小取决于应力和应变间非线性性质。可见,利用式(2)不仅可以计算

FRP约束混凝土的线性徐变,也可以计算其非线性徐变。

在利用式(2)计算FRP约束混凝土的徐变时,由于计算ES时可以考虑了FRP对核心混凝土的约束作用,因而模型中自然就考虑了FRP和混凝土之间的组合作用。纵向应变ES可以按照文献[4]介绍的对FRP约束混凝土轴压构件荷载-变形全过程分析方法求得。

对于先预制FRP管然后再向管中浇筑混凝土的构件,由于混凝土被外围FRP管所包裹而处于密闭状态,其环境湿度系数(RH)可以考虑采用CEBPFIP规范提供的值为90%(很潮湿的大气)

[3]

其中,E(t,S0)为龄期调整的有效模量,V(t,S0)为龄期调整系数,也称为老化系数,用来考虑混凝土在较长时期内不断变小的徐变能力。本文选用文献[5]给出的模型,即:

V(t,S0)=

(5)-00)1-0191e

。

根据以上分析,要对FRP约束混凝土构件进行徐变计算,可以选择一个当前应用比较广泛的混凝土徐变模型,并根据构件的实际制作情况对其徐变模型中的相对湿度进行取值。

考虑到上述因素,本文在进行FRP约束混凝土构件的徐变计算时选用了CEBPFIP(1990)模型

[3]

在长期荷载作用下,FRP约束混凝土由于核心混凝土发生徐变后应力持续降低,卸掉的荷载将不断转移到钢筋上,混凝土将发生瞬时弹性恢复和徐

变恢复。

若令经过一段时间t后混凝土应力的降低量$Rt为:

$Rt=RS0-R(t)

则式(4)可改写为:

E(t)=

R$RtS0

[1+U(t,S0)]--E(S0)E(S0)$Rt

V(t,S0)U(t,S0)E(S0)

(7)(6)

。

该模型中考虑了环境相对湿度、构件尺寸、混凝土强度、加载龄期和持荷时间等因素的影响,其基本表达形式为:

U(t,S)=<RHB(fcm)B(S)Bc(t-S)

式中

<RH

1-=1;

h0

0146

fcm;B(S)=;

011+(S)H18

013

(3)

B(fcm)=

式(7)中的第一项为即时弹性应变和常应力RS0作用下的徐变应变之和,第二项为卸载产生的瞬时弹性恢复,最后一项为卸载产生的徐变恢复。

由于式(7)是通过弹性推导得出的,其中包含了混凝土的弹性模量,为将其应用到弹塑性范围,需要对其进行变换。由于FRP约束混凝土轴压构件可以利用荷载-变形关系进行全过程分析,得出构件初始加荷结束时的即时应变ES0,此应变中包含了弹性应变和塑性应变两部分,利用ES0替代式(7)中的RS0PE(S0)可得:

Bc(t-S)=BH=1501+

;

112

h0

+250F1500100

h0=DP2,D为构件截面直径;fcm=0185fcc+8,fcc为混凝土圆柱体抗压强度。112 徐变计算方法

FRP约束混凝土在长期荷载作用下,混凝土承担的外荷载因钢筋和混凝土之间的变形协调而不断

)))