钢管混凝土早龄期徐变研究

The concrete core in rapid hydration period will bear loads together with the steel tube. This makes characteristics of early-age creep of Concrete Filled Steel Tube (CFST) difference with other structures'. The early-age creep results in significantly dynamic and complex stess distribution and deformation of CFST. In order to calculate initial stress and deformation of CFST reasonably, researches on early-age creep of CFST is necessary..This proposal will probe into the early-age creep of CFST by experiments and theories. Considering the importance of development both of strength and elastic modulus of the concrete core to analyze CFST performances in early-age, experiments will be launched and Compressible Packing Model is applied for methods to calculate development of the strength and the modulus. Further, An early-age creep model will be proposed on the basis of the Hydration Kinetics and viscoelasticity theory. Putting forward a solution to the problem that elastic theory is not applicalbe to early-age concrete by determining time-history curves of modulus ratio of steel to concrete core, and combining experiments, a method to predict early-age creep of CFST is established. Then, experiments on creep of CFST beam-column members are carried out for researching effects fo the early-age creep on the stress distribution and deformation of CFST. Finally, possible unity of creep calculation between early-age and standard age is discussed. The proposal topic is novelty and with strong innovation, and theory is difficult and challenging. Applicants have had solid researching footing.

快速水化的核心混凝土在很早龄期就开始与钢管协同承受荷载，体现钢管混凝土早龄期徐变区别其他结构的特点。早龄期徐变使钢管混凝土应力分布和变形具有显著的动态性和复杂性。为合理计算钢管混凝土初始应力和变形，对早龄期徐变进行研究是必要的。.本项目对钢管混凝土早龄期徐变开展试验和理论研究。应力状态下早龄期核心混凝土强度和弹性模量发展对分析早龄期钢管混凝土力学性能非常重要，故开展试验并应用可压缩堆积模型建立计算方法。在此基础上，应用水化动力学和粘弹性理论建立核心混凝土早龄期徐变模型。通过确定钢管与核心混凝土弹性模量比时程曲线，解决弹性理论对早龄期混凝土不适用的难题，结合试验，建立钢管混凝土早龄期徐变计算方法。进行钢管混凝土压弯构件早龄期徐变试验，分析早龄期徐变对钢管混凝土应力分布和变形的影响。最后，探讨徐变在早龄期与标准龄期计算上的统一性。项目立题新颖，创新性强，理论研究难度大。申请人前期工作基础扎实。

快速水化的核心混凝土在很早龄期就开始与钢管协同承受荷载，体现钢管混凝土早龄期徐变区别其他结构的特点。早龄期徐变使钢管混凝土应力分布和变形具有显著的动态性和复杂性。为合理计算钢管混凝土初始应力和变形，对早龄期徐变进行研究是必要的。.本项目对钢管混凝土早龄期徐变开展试验和理论研究。1）进行了早龄期加载的核心混凝土强度和弹性模量发展的试验研究，并基于可压缩堆积模型，考虑了早龄期混凝土水化特点和加载影响，引入水化动力学和能量守恒条件，建立了核心混凝土强度和弹性模量发展的计算模型，通过与现有模型比较，模型能够较好地反映早龄期加载混凝土的特点。通过研究发现，钢管混凝土早龄期加载时，核心混凝土应力级别接近50%，这将产生材料非线性。2）开展早龄期混凝土徐变试验，考虑由于损伤导致的混凝土徐变非线性，应用声发射测试方法，确定了非线性增量与声发射撞击数之间存在一一对应的关系，基于粘弹塑性理论，建立早龄期混凝土的非线性徐变模型。3）开展钢管混凝土早龄期徐变试验研究，在钢管混凝土基本受力模型中引入早龄期徐变模型，计算结果与试验数据吻合良好，证明了该方法的适用性。研究表明，早龄期加载的钢管混凝土中，钢管和混凝土之间存在着复杂的应力重分布现象；过早加载龄期（<1天）将导致钢管混凝土徐变大幅增加，其量值接近素混凝土徐变。4）应用上述方法进行了钢管混凝土拱桥的早龄期徐变分析，并对两座钢管混凝土拱桥在施工期的变形进行了监测，并给出了随着施工进展拱肋变形增加的依时性规律。.通过本项目的研究，验证了钢管混凝土早龄期徐变对结构具有重要的影响，在结构分析中，应考虑早龄期加载的特点，不能简单采用现有的徐变模型进行分析，这将导致不安全的后果。项目完成了预定的研究目标和工作内容，已发表学术论文3篇（其中SCI论文2篇，均为II区），投稿论文5篇（均为SCI检索期刊）。