基于徐变收缩预测模型的再生混凝土梁长期变形计算方法研究

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再生混凝土材料与再生混凝土结构的工程推广应用,一方面消耗了数目惊人的建筑废弃物,避免了传统填埋方式占用土地,造成二次污染的问题,另一方面将建筑垃圾“变废为宝”,解决了建筑原材料日益短缺的问题,实现了建筑材料再生利用的循环发展。再生混凝土大范围推广应用所带来的经济效益、社会效益和环境效益证明了其是真正的环境友好型建筑材料,是绿色建筑重要的组成部分。目前,国内学者对再生混凝土的研究主要集中在基本材料性能和基本受力构件承载力极限状态方面,并已取得了相对成熟的成果;然而,对正常使用极限状态下变形性能的研究还较少,特别对长期荷载作用下的变形性能研究成果还鲜有报道。上述问题将直接影响到再生混凝土结构设计和相关规程的顺利制定,阻碍了再生混凝土结构大规模推广应用。基于以上分析,本文采用试验研究与理论分析相结合的方法,对不同再生粗骨料取代率下的再生混凝土梁的刚度及变形性能、长期时随变形发展规律进行了系统的研究,给出了刚度计算公式,提出了再生混凝土徐变收缩预测模型,并在此基础上提出了长期时随变形计算公式及实用计算公式。本文主要工作及研究成果主要有以下6个方面:(1)完成了再生混凝土梁刚度试验研究,阐明了再生混凝土梁的破坏过程和破坏模式,验证了平截面假定的适用性,对比分析了再生混凝土梁的变形发展规律及与普通混凝土梁的异同点,给出了造成再生混凝土梁变形性能区别于普通混凝土梁的主要原因。(2)结合试验结果,以刚度解析法为理论基础,对关键参数表达式进行拟合,提出了再生混凝土梁刚度计算公式;广泛收集全国范围内123组试验数据(总62根再生混凝土试验梁)进行计算验证,校核结果与试验值符合较好,精度满足要求。(3)采用自行设计的简支长悬臂梁式长期加载装置,完成了3根再生混凝土梁长期变形性能试验研究,荷载持时约39个月(1190天);总结了再生混凝土梁长期时随变形及附加变形的发展模式,探究了环境湿度和再生粗骨料取代率对长期变形发展的影响规律,对比分析了再生混凝土梁与普通混凝土梁长期变形性能的异同点,提出了再生混凝土梁长期变形发展的“滞后效应”。(4)以再生粗骨料中附着砂浆含量为研究对象,基于理论分析,提出了附着砂浆徐变调整系数C AM和附着砂浆收缩调整系数S AM,对最具代表性的3种普通混凝土徐变收缩预测模型进行修正,建立了再生混凝土徐变收缩预测模型。(5)分析了长期荷载下再生混凝土梁截面的力学及变形特性,运用龄期调整有效模量法(AAEMM),基于本文提出的再生混凝土徐变收缩预测模型,建立了长期时随变形计算公式,计算结果与试验值吻合较好,适用于承载期间任意时间点变形的计算。(6)提出了再生混凝土梁长期变形实用计算公式,模式与现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010中有关内容相同,计算精度高且与现有研究结论基本一致,能够用于正常使用极限状态下的变形验算,适宜推广应用。本文系统地研究了再生混凝土梁的刚度及长期变形特性,提出了相应的计算公式,计算精度满足要求,为再生混凝土结构的工程设计提供了试验和理论依据。
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