[碾压混凝土静力弹性模量的分析] 混凝土静力受压弹性模量

来源:党团工作 发布时间:2019-05-22 05:38:12 点击:

  摘要: 抗裂性能好的碾压混凝土一般应具有较高的抗拉强度、较低的弹性模量。本文对碾压混凝土静力弹 性模量进行分析,提出碾压混凝土抗压及抗拉弹性模量增长率、抗压弹性模量与龄期以及抗压强度与抗压弹性模量的关系式。文中方程的拟合是基于国内大量工程试验数据基础上的,可以为其他未涉及到的工程提供参考,其偏差应该不大。
  关键词: 抗压弹性模量;抗拉弹性模量;增长率;相关方程
  
  引言
  
  弹性模量是混凝土的重要力学参数,也是抗裂性的评定指标。大量的试验研究表明,抗裂性能好的碾压混凝土一般应该具有较高的抗拉强度、较低的弹性模量。但是,弹性模量是随龄期变化的,而且测定方法相对复杂;大多现有资料只是早龄期数据,长龄期资料很缺乏。据此,本文通过碾压混凝土弹性模量增长率与龄期、弹性模量与龄期以及抗压强度与抗压弹性模量的关系,对碾压混凝土静力弹性模量进行研究。期望为碾压混凝土现有的理论设计和试验数据提供理论指导和技术支持。
  
  1. 弹性模量增长率
  
  笔者搜集了国内17个碾压混凝土工程的各个龄期的共89组抗压弹性模量的室内试验数据,计算出每个工程各个龄期的抗压弹性模量增长率;然后以工程为单位求出各个龄期的平均抗压弹性模量增长率,最后得出这17个工程每个龄期的总的平均抗压弹性模量增长率(%),见表1。同理,计算出4个碾压混凝土工程的21组抗拉弹性模量室内数据的总平均增长率(%),也在表1中。
  图1形象的呈现表1的数据,压弹性模量和拉弹性模量增长率的步调基本一致,前者略占上风,两者都随龄期稳定增长。增长率应与水泥品种和用量有关。90d弹性模量增长率为125%和122%,比碾压混凝土抗压强度的增长率低的多。这对碾压混凝土抗裂性是有利的。
  
  弹性模量增长率(%)
  Table1 Average growth rate of RCC elastic modulus at different ages (%)
  由数据点拟合曲线并回归方程得知,碾压混凝土弹性模量增长率(%)与龄期是对数关系(见图2和图3),相关方程为:
  抗压弹性模量:Et/E28=23.449 ln(t)+22.285 (%) r=0.98(1)
  抗拉弹性模量:
  Et/E28=18.647ln(t)+34.938(%)
  r=0.99(2)
  Et-碾压混凝土在t d时的弹性模量(GPa)
  E28-碾压混凝土在28 d时的弹性模量(GPa)
  t-碾压混凝土的龄期(d),365d ≥t ≥7d.
  Fig1 Histogram of RCC elastic modulus growth rate
  由曲线可知,随着龄期的延长,弹性模量增长率的上升趋势逐渐变缓,说明弹性模量虽然在增长,但其速度是逐渐放慢的,最后会达到稳定值。本文的方程拟合是基于国内大量工程数据的基础上的,所以可以为其他未涉及到的工程提供参考。
  2. 弹性模量与龄期
  混凝土弹性模量E(t)是龄期t的函数,随龄期增长而增加最后达到一个稳定值。朱伯芳院士曾提出双曲线公式和复合指数公式两个计算式,并指出对于常规混凝土,复合指数公式与试验资料吻合较好;对于碾压混凝土,因大量掺用粉煤灰,早期弹性模量发展较慢,双曲线公式似与试验资料吻合更好一些[1]。据此,本文采用双曲线公式进行分析。
  
  双曲线公式:E(t)=
  
  E0-最终弹性模量(GPa);t-龄期(d);c-常数
  可转化为: =+
  
  以t为横坐标,t/E(t)为纵坐标,过试验点作一直线,其截距为c/E0,斜率为1/E0, 即可求得E0和常数c.
  按照上述原理,以三峡(试验)碾压混凝土工程为例,按表2中各个龄期平均压弹性模量的值与龄期进行线性回归。系数拟合得到:截距1/E0=0.026,斜率c/E0=0.562,从而:E0=38.462,c=21.600。则碾压混凝土压弹性模量与龄期的相关方程为:
  
  E(t)=r=0.999 (3)
  
   (365d ≥t ≥7d)
  
  直线形式为:=0.026t+0.562(见图4)
  图4中数据点与直线吻合的很理想,相关系数r=0.999,且平均误差7.12%

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