总第２６７期 ２０１４年第６期 交通科一技 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｅｒｉａ１ Ｎｏ．２６７ ＮＯ．６ Ｄｅｅ．２Ｏ１４ 加载龄期及湿度对混凝土收缩徐变影响比较分析 郑 江 童锋发 （杭州市交通运输发展服务中心杭州 ３１００Ｏ４） 摘要对《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（ＪＴＪ ０２３—８５）和（ＪＴＧＤ６２—２００４） 《铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》９９年版和２００５年版、ＡＳＳＨＴＯ－－１９９４规范 中在相同条件下，通过不同的加载龄期、不同的环境相对湿度等其中一个参数变化时对各规范收 缩应变、徐变系数进行分析和比较。主要结论为：混凝土收缩应变主要与环境的相对湿度有关；混 凝土的徐变系数，各规范相差较大，铁路规范中徐变系数仅与加载龄期有关，与混凝土的所处相对 湿度无关，且其徐变系数相差不大；公路规范中加载龄期及湿度均对其有影响，但湿度对混凝土徐 变系数影响更为敏感；在设计和施工中尤其是混凝土前期养护时的湿度应重点关注。综合分析表 明，ＪＴＧＤ６２—２００４考虑参数较多、较为合理，建议铁路规范进行适当调整。 关键词 连续梁收缩徐变规范比较敏感性分析 目前我国的公路、高铁大量采用桥梁结构，其 中跨线及跨河流多采用预应力混凝土连续梁结 构，而高铁、高速公路对线性变化较为敏感。 为防止预应力混凝土梁桥产生病害的主要措 施是延长预应力加载龄期。本文试图通过研究确 ３～６Ｏ ｄ，收缩应变基本不变；但湿度对收缩应变 影响较大。 １．２公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计 规范 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵 定影响预应力混凝土梁桥的主要因素及其影响程 度，并研究制定相应对策，为今后桥梁设计及施工 设计规范》（ＪＧＴＤ６２—２００４）（以下简称《公路 ２００４规范》）附录Ｆ中混凝土收缩应变公式进行 计算。分别对加载龄期为３，７ ｄ，相对湿度为 过程中的改进和优化提供借鉴。 为探索上述问题，本文以Ｃ５ｏ混凝土ｆｃｕ．ｋ一 ３２．４ ＭＰａ，ｆｏ 一３３．９ ＭＰａ，构件理论厚度ｈ一２， Ａ ／ 一２００ ｍｍ为条件采用计算、比较、分析方式 得出各影响因子的敏感度。 １混凝土收缩应变分析 ７ｏ ，８ｏ ，９０ ６种工况组合进行计算，见图１。 ２ × ＼ 娉 １．１公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计 规范 ］ 收缩时闻／年 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵 设计规范》（ＴＪＪＯ２３—８５）（以下简称《公路８５规 范》收缩对于连续梁不产生应力变化。 图１《公路２００４规范》收缩计算曲线图 由图１可见，３，７ ｄ开始加载对收缩应变无影 响；３年约完成收缩值的６７．４％，１０年完成收缩值 的８６．６ 。因此１０年时间混凝土收缩完成大部 根据《公路８５规范》附图４．５，收缩应变和徐 变系数与其最终值比值曲线为同一曲线，因此收 分。在年平均湿度ＲＨ一９０ 条件下，收缩应变 终值与加载龄期基本无关，其终值为 （ｔ，￡。）一 １．８４×１０ 。 缩应变与时间关系同徐变系数与时间关系一致。 《公路８５规范》附表４．２从常规的加载龄期 来考察构件厚度越大（大于６Ｏ ｃｍ）时加载时间为 １．３铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵 设计规范 《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构 收稿Ｅ１期：２Ｏ１４一Ｏ９—２４ １２０ 郑 江童锋发：加载龄期及湿度对混凝土收缩徐变影响比较分析 ２０１４年第６期 设计规范》ＴＢ１０００２．３—９９［ ，ＴＢ１０００２．３— ２００５ （以下简称《铁路９９规范》《铁路２００５规 范》２部规范对混凝土的收缩应变终极值规定均相 同。根据规范，混凝土的收缩应变终极值见表１。 表１ 混凝土的收缩应变终极值 １．４ 《美国公路桥梁设计规范》（ＡＡＳＨＴＯ一 １９９４）》混凝土的收缩应变分析 根据《美国公路桥梁设计规范》（ＡＡＳＨＴＯ一 １９９４）嘲，其收缩应变计算结果见图２。 ２ × ＼ 蜉 图２《ＡＡＳＨＴＯ－－１９９４规范》收缩应变变化图 ２混凝土徐变系数分析 ２．１《公路８５规范》徐变系数分析 根据《公路８５规范》相关规定，对混凝土徐变系 数计算考虑因素及变化进行分析，其结果见图３。 ２ × ＼ ｊ型 图３《公路８５规范》混凝土徐变系数图 ２．２《公路２００４规范》收缩应变及徐变系数分析 根据《公路２００４规范》相关规定，对混凝土徐 变系数计算考虑因素及变化进行分析，其结果见 图４。 ２ × ＼ 图４《公路２００４规范》混凝土徐变系数图 ２．３铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构 设计规范 《铁路９９规范》《铁路２００５》２部规范对混凝 土的徐变系数终极值规定均相同。根据规范，混 凝土徐变系数终极值见表２，混凝土的收缩、徐变 以及钢筋松弛的中间值与终极值的比值见表３。 表２ 混凝土的收缩应变和徐变系数终极值 时间／（ｄ，年） 由于混凝土收缩和徐变 Ｌ 由于钢筋松弛 ｓ 由表２可见，铁路规范中混凝土的收缩徐变 值与加载龄期、收缩徐变理论厚度有关。根据表 ３知，铁路规范中混凝土的收缩和徐变３年即达 到终极值，即３年时间混凝土收缩徐变全部完成。 该规范未考虑混凝土强度等级等影响，同时对年 平均相对湿度对混凝土造成的收缩和徐变影响考 虑也不充分。 ２．４美国桥梁设计规范（ＡＡＳＨＴＯ一１９９４） 根据《ＡＡＳＨＴＯ一１９９４规范》，对混凝土徐 变系数计算考虑因素及变化进行分析，其结果见 图５。 ２０１４年第６期 郑 江童锋发：加载龄期及湿度对混凝土收缩徐变影响比较分析 １２１ ２ × ＼ ｊ四 徐变时间／年 图５《ＡＳＳＨＴＯＩ９９４规范》混凝土徐变系数变化图 ３混凝土收缩徐变比较 ３．１ 混凝土的收缩应变比较分析 各规范混凝土收缩应变数据见表４。表中以 收缩时间为１Ｏ年，根据各规范对不同的加载龄期 和相对湿度进行比较；对于相同条件下的混凝土 的收缩值，铁路规范中仅与加载时间有关，但变化 不大，《公路２ＯＯ４规范》与《ＡＳＳＨＴＯ一９４规范》 较为接近；根据计算分析，混凝土收缩应变较为敏 感的因素为混凝土处于环境的相对湿度，加载龄 期对其影响不大。 表４混凝土的收缩应变数据表 注：《公路８５规范》对收缩应变无计算公式。 ３．２混凝土的徐变比较分析 各规范混凝土的徐变系数比较分析见表５。 表中以徐变系数为１Ｏ年后徐变系数，根据各规范 对不同的加载龄期和相对湿度进行比较。 表５混凝土的徐变系数比较分析 ４混凝土收缩徐变系数计算结果分析 根据对《公路８５规范》及《公路２００４规范》 《铁路９９规范》《公路２００５规范》《ＡＳＳＨＴＯ一 １９９４规范》中在相同混凝土强度等级、相同构件 理论厚度参数情况下，通过不同的加载龄期、不同 的环境相对湿度等其中一个参数变化时对各规范 收缩应变、徐变系数进行分析和比较，可以发现： （１）混凝土收缩应变主要与环境的相对湿度 有关。 （２）混凝土的徐变系数，各规范相差较大，铁 路规范中徐变系数仅与加载龄期有关，与混凝土 的所处相对湿度无关，且其徐变系数相差不大；公 路规范中加载龄期及湿度均对其有影响，但湿度 对混凝土徐变系数影响更为敏感；总体上《公路 ２００４规范》较《公路８５规范》徐变系数略大，较 《ＡＳＳＨＴＯ一９４规范》徐变大３Ｏ ～５Ｏ 。分析 表明，环境湿度对混凝土的收缩徐变有影响且较 为敏感，在设计和施工中尤其是混凝土前期养护 时的湿度应重点关注。 同时，为了减小混凝土收缩徐变系数，宜采取 以下关键技术措施： （１）所选规范对收缩徐变计算公式与实际必 须尽量相符。 １２２ 郑 江 童锋发：加载龄期及湿度对混凝土收缩徐变影响比较分析 ２Ｏ１４年第６期 （２）重点调查桥位处实际的年平均湿度，否 《公路２００４规范》考虑参数较多、较为合理，建议 铁路规范进行适当调整。 则估算的混凝土徐变系数误差将较大。 （３）选择一个相对合理的加载龄期控制，以 确保施工现场能较好地按照计算加载龄期进行施 工和控制。 （４）设计时单纯强调延长混凝土加载龄期来 解决混凝土的长期变位是不恰当的，应强调混凝 参考文献 ＴＪＪ０２３—８５公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵 设计规范Ｅｓ］．北京：人民交通出版社，１９８５． Ｅ２３ ＪＧＴＤ６２—２００４公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥 土在其成长过程中保持其高湿度较为关键。在混 凝土强度增长初期高湿度养护有利于混凝土的化 学反应，使其充分水化，减小混凝土内部初期微裂 纹，这对于增加混凝土品质至关重要。 ５ 结语 涵设计规范Ｉｓ］．北京：人民交通出版社，２００４． Ｅ３］ ＴＢ１０００２．３—９９铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混 凝土结构设计规范［ｓ］．北京：中国铁道出版社， ２ＯＯＯ． ［４］ ＴＢ１０００２．３—２００５铁路桥涵钢筋混凝土和预应力 混凝土结构设计规范［ｓ］．北京：中国铁道出版社， ２００５． 混凝土所处环境湿度对混凝土的收缩徐变有 影响且较为敏感，在设计和施工中尤其是混凝土 前期养护时的湿度应重点关注。综合分析表明， ）～ｌ ９９４美国公路桥梁设计规范［Ｓ］．北京： ［５］ ＡＳＳＨＴ（人民交通出版社，１９９７． Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ Ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ａｎｄ Ｃｒｅｅｐ ｏｆ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｄｕｅ ｔｏ Ｌｏａｄｉｎｇ Ａｇｅ＆Ｈｕｍｉｄｉｔｙ Ｚｈｅｎｇ Ｊ ｉａｎｇ，Ｔｏｎｇ Ｆｅｎｇｆａ （Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１０００４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｏｎｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｃｏｍｉｎｇ ｆｒｏｍ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ａｎｄ ｐｒｅ——ｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈｉｇｈ—— ｗａｙ ｂｒｉｄｇｅ（ＪＴＪ ０２３—８５）ａｎｄ（ＪＴＧ Ｄ６２—２００４），ｐｒｅ—ｓｔｒｅｓｓｅｄ ａｎｄ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｒａｉｌｗａｙ ｂｒｉｄｇｅ ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ １９９９ ａｎｄ ２００５，ＡＡＳＨＴＯ １９９４ ｉｎｔｏ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ，ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｓｔｒａｉｎ ａｎｄ ｃｒｅｅｐ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｅｓｉｇｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｃｏｍ ｐａｒｅｄ．Ｓｏｍｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｃａｎ ｂｅ ｇａｉｎｅｄ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｓｔｒａｉｎ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ａｓｓｏ ｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ｃｒｅｅｐ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｇｒｅａｔｌｙ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｃｒｅｅｐ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｏｎｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｎｏｔ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｔＯ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｈａｓ ａ ｌｉｔｔｌｅ ｃｈａｎｇｅ ｉｎ ｒａｉｌｗａｙ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｂｕｔ ｃｒｅｅｐ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｔｏ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｉｎ ｈｉｇｈｗａｙ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｓｏ，ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐａｉｄ ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｆｏｒ ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｄｕｒ— ｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｓｔｒａｉｎ ａｎｄ ｃｒｅｅｐ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｉｓ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｉｎ ｈｉｇｈｗａｙ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂｅｃａｕｓｅ ｍｏｒｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｒｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ａ ｎｅｅｄ ｏｆ ｓｏｍｅ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ａｄｊ ｕｓｔｍｅｎｔ ｉｎ ｒａｉｌｗａｙ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｂｅａｍ；ｓｈｒｉｎｋａｇｅ；ｃｒｅｅｐ；ｃｏｄｅ ｃｏｍｐａｒａｔｉｏｎ；ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ
