混凝土收缩应变预测模型研究.pdf

第 3 4 卷 ， 第 6 期 2 0 1 3年 1 1月 中 国 铁 道 科 学 CHI NA RAI I W AY S CI ENC E Vo L 3 4 No 6 No v e mb e r ，2 0 1 3 文章编号 ：1 0 0 1 4 6 3 2 ( 2 0 1 3 )0 6 0 0 7 3 0 6 混凝 土收缩应变预测模 型研 究 曹国辉 ，胡佳星 ，张锴 ( 1 湖南城市学院 土木工程学院，湖南 益阳4 1 3 0 0 0 ； 2 湖南科技大学 土木工程学院，湖南 湘潭4 1 1 1 0 5 ) 摘要：通过对混凝土圆柱试件收缩应变的长期测试发现，试件的体内收缩应变普遍小于体外收缩应变， 而且收缩应变在前期增长较快，后期收缩应变率逐步减小，最后曲线趋于平缓；2 0 d龄期的体内、外收缩应变 分别 占最大收缩应变的 1 0 8 和 1 3 3 ，1 0 0 d龄期 的体内、外收缩应变分别 占最大收缩应变的 3 6 5 和 3 7 7 ，1 年龄期的体内、外收缩应变分别 占最大收缩应变的 8 3 2 和 8 0 9 。在用 B 3变异系数和 B 3方差对 国内外的收缩应变预测模型进行对比研究的基础上，提出新的混凝土收缩应变预测模型。该预测模型综合了 G Z ( 1 9 9 3 )模型的对数函数计算理论和 GL 2 0 0 0 模型的双曲线幂函数计算理论，并参考了中国建科院模型的相关参 数，因此该模型预测的数据不论初期还是后期与实测数据偏离度均较小，预测收缩应变曲线与实测拟合曲线基 本一致，预测精度较其他模型有很大提高。 关键词：混凝土；试件；收缩应变；预测模型；理论分析；试验研究 中图分类号 -T U5 2 8 1 ；U4 4 8 3 3 文献标识码 ：A d o i ：1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 1 4 6 3 2 2 0 1 3 0 6 1 2 随着我国铁路事业的高速发展 ，在铁路客运专 线上 ，桥梁所 占比例越来越大，而预应力混凝土连 续梁桥是高速铁路 中应用较 为广泛 的桥梁形 式之 一 。高速铁路桥梁在运营阶段为了保证旅客 的舒适 度和列车的安全运行 ，对轨道的平顺性要求很 高， 而混凝土收缩徐变是一个长期效应 ，当成桥后期 由 收缩徐变引起 的挠度变形超 过轨道扣件 的调 高限 值 ，必将影响桥梁的平顺性 ，因此研究混凝土的收 缩徐变具有重大意义 。 目前 国内外收缩应变预测模型大多采用乘积模 式 ，模型中一部分是影响因素对收缩应变发展的修 正系数 ，一部分是收缩应变 随时 间发展 的函数关 系。这些模型均为经验公式或半理论半经验公式 ， 不同模型的建立机理不完全相同，参数的选用也各 有特点。 目前我国工程上混凝 土收缩的计算仍沿用 上世纪 8 O年代 的计算公式 ，这些公式 已不再适用 现代混凝土的收缩计算 。 混凝土的收缩机理 比较复杂 ，随着许多条件 的 变化而变化 ，在工程 中仅 能对其做一些定性 的分 析，达到控制裂缝的 目的，但收效不明显_ 】 。近年 来 ，我国学者通过混凝土收缩试验在收缩预测方面 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 4 2 0 ；修 订 日期 ：2 0 1 3 0 9 2 1 基金项 目：湖南省高等学校科学研究重点项 目 ( 1 2 A0 2 7 ) 作者信息 ：曹国辉 ( 1 9 6 9 一 ) ，男 ，湖南益 阳人 ，教授，博士 。 取得了一些有价值 的研究成果_ 2 ，预测模 式主要 分为 2 类 ：通过对大量试验数据的研究 ，构造出 双曲函数 、幕 函数 、指函数等的预测公式； 以理 论分析为基础，建立预测模型的模式 ，根据试验数 据 回归确定参数L 6 。 本文通过对素混凝土圆柱收缩应变长达约 8 0 0 d长期测试 ，以及通过 B 3 变异系数和 B 3方差对 目 前 国内外收缩应变模型预测效果的对比分析 ，进行 新的收缩应变预测模型研究。 1 混凝土收缩试验 混凝土收缩试件采用圆柱体，高为 6 0 0 m m， 直径为 1 5 0 mm，试件均在脱模养护 9 d后开始测 试 ，最大观测时间约为 8 0 0 d 。混凝土强度等级为 C 4 0 ，材料配合 比为水 ： 水泥 ( P 4 2 5 ) ： 砂子 ： 碎石 ： 减水 剂一2 3 2 5： 4 6 0： 5 8 5：1 1 7 5： 3 6 8 。 在所有试件的侧表面对称位置安装一对标杆 ( 测试 距离约 2 8 0 mm) ，采用千分 表测试 温度 收缩变形 考 。在所有混凝土柱中预埋应变计 ，测试核心混凝 土的收缩变形。收缩徐变试验在 ( 2 0 3 )温度 、 7 4 中国铁道科学 第 3 4卷 环境相对湿度 约为 7 0 的条件下进行 。表 1为实 测混凝土不同龄期的强度和弹性模量 。 表 1 C A 0混凝土不同龄期的强度和弹性模量 实测结果 2 收缩试验结果及分析 混凝土收缩往往持续很 长一段时间 ，甚 至在 2 8年以后还在继续收缩，但在长期 收缩过程 中由 于部分碳 化 而导 致 收缩 的速 度 随 时间 而急 剧 降 低 ll 】 。考虑铜质标杆与混凝土 的温度线膨胀系数 不同，消除标杆对温度变形影响后得到的混凝土体 内、外收缩应变测试结果及拟合曲线如 图 l所示 ， 其中体内、外应变为所有测试构件的平均值 。 6 4 s 嫖 2 1 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 时间 d 图 1 混凝土圆柱试件体 内、外收缩应变 及拟合 曲线 由图 1 可知，体内收缩应变普遍小于体外收缩 应变 ，但两者的变化规律基本一致 ，在 8 0 0 d龄期 时测试的体内、外最大收缩应变分别为 4 1 8 1 0 和 5 5 3 1 0 一，最大体 内收缩应变较最大体外收缩 应变小 2 4 4 。混凝土柱在 2 0 d龄期时体 内、外 最大收缩应 变分别 为 4 5 1 O 和 7 41 O 一，为 8 0 0 d龄期时测试最大体 内、外收缩应变 的 1 0 8 9 6 和 1 3 3 ；1 0 0 d 龄期时混凝土柱体内、外最大收 缩应变分别为 1 5 2 1 0 和 2 0 8 1 0 一，为 8 0 0 d 龄期时 测试 最 大体 内、外 收缩应 变 的 3 6 5 O 和 3 7 7 。混凝土柱在 1 年龄期时，体内、外最大收 缩应变分别为 3 4 7 1 0 和 4 4 7 1 0 ，为 8 0 0 d 龄期时 测试 最 大 体 内、外 收缩应 变 的 8 3 2 和 8 0 9 。可见 ，混凝土收缩应变在前期增长较快 ， 后期总体收缩应变随时间仍逐渐增加，但收缩应变 率在逐渐减少 ，曲线趋于缓和，在 1 年内完成了最 大收缩应变的 8 0 左右。 3 收缩应变预测模型 3 1 国内外预测模型对比研究 本文运用 中国建 科 院模 型、AC I - 2 0 9( 1 9 9 2 ) 模型、C E B - F I P ( 1 9 9 0 )模 型、GZ ( 1 9 9 3 )模 型 和 GL 2 0 0 0模型对混凝土圆柱试件 的收缩应变进行 预测。国内应 用较多 的是 C E B - F I P ( 1 9 9 0 )预测 模型 ，此模型被我 国 公路钢筋7 昆 凝土及预应力混 凝土桥涵设计规范采纳 。为了掌握各个模型预测 情况 ，将各模型的预测结果和体外实测拟合曲线进 行对 比，结果如图 2 所示 。 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 时间， d 图 2 国内外收缩应变预测模型预测效果对比 由图 2可知 ，各收缩徐变预测模型对实测结果 模拟精度有明显差别 ，所有预测模型中预测结果与 实测数据较为接近的是 GZ ( 1 9 9 3 )模型 ，其次是 C E B - F I P ( 1 9 9 0 )模型。这 2 个模型对混凝土前期 收缩应变的预测结果偏大 ，收缩应变率较大 ，后期 预测结果 与实测数据变化 较接近；从拟合 曲线来 看 ，收缩应变有继续增长的趋势 ，而这 2 个模型预 测收缩应变率逐步减小 ，最终收缩应变都收敛为一 个常数 ，与实测数据变化趋势不吻合 。预测效果较 差的为 AC I - 2 0 9( 1 9 9 2 )模型 、GL 2 0 0 0模型和 中 国建科院模型，其中中国建科院模型的前期预测数 据和变化规律与实测数据吻合较好 ，但模型的后期 预测结果 相差悬 殊，最 大应变差 达 2 5 0 1 0 ， 相对体外最 大实测数据偏小 了 4 5 2 ，且后期预 测收缩应变率逐步减少 ，最后收敛于常数 ，这也与 实测规律不一致 ；A C I - 2 0 9( 1 9 9 2 )模型 的预测结 果普遍偏大 ，初期预测收缩应变率最大 ，在 2 0 0 d 龄期 内收缩 应变接近于 6 5 0 1 0 ，是最大应变 8 7 6 5 4 3 2 l 一 姆 第 6期 混凝土收缩应变预测模型研究 值的 8 6 7 ，与实测收缩应变是相差过大 ，但 此 模型的后期预测收缩应变率与拟合 曲线较为接近， 最大收缩应变约为 7 5 0 1 0 ，相对体 外实测最 大值偏大 3 5 6 。GL 2 0 0 0模型 预测 结果较 AC I - 2 0 9 ( 1 9 9 2 )模 型偏低 ，但模拟的收缩应变率较为 接近 ，特别 是后期收缩应 变率与拟合 曲线极 为接 近 ，且收缩应变率不趋近于 0 ，收缩应变有继续增 大的空间，与实测值规律吻合较好，但预测数值仍 偏离较大 ，最大 收缩应变 约为 6 9 0 1 0 一，相对 体外实测最大值偏大 2 4 8 。 为了进一步综合判断各个模型的预测准确性 ， 引进 B 3变异系数 法，此方法是 B a z a n t 和 B a we j a 在评估 R I I E M B 3( 1 9 9 5 )模型时采用 的方法。B 3 变异系数法对实测数据按试验者的不同分组，对每 组 数 据 按 时 问 分 段 ：0 1 0 ，1 1 1 0 0 ，1 0 1 1 0 0 0 ，1 0 0 1 1 0 0 0 0 d 。B 3变异系数具体计算时 用到的公式如下 ： 厂_ _ l一 二 n 。 一 ( 1 ) J一 1 其中， 厂 ) 2 三 ( wu J ) 一 生 一 W 式 中： 瑚为预测模型相对于所有选 用数 据组 的总 体特征变异系数 ，即 B 3变异系数 ；N 为选用数据 的总组数 ； J 为第 J组数据的变异系数 ； 为第 J 组数据总的数据个数 ； 为第 组数据中第 i 个数 据的试验值 ( 测量值)与相应的模型预测值的绝对 差值 ；J ， 为第J组数据 中第 i 个数据 的试验值 ( 测 量值) ；训 为第 J组数据 中第 i 个数据的权重 ，设 该数据在第 k个时段内，则 722 n j ( ra n ) ， n jk 为第 组数据在第 k个 时段 的数据个数 ， 为第 组数据所包含的时段数。 运用 B 3 变异系数法对 国内外预测模型进行评 价 ，计算结果见表 2 。 由表 2可知 ，根据 B 3变异 系数法可 以得 出 GI 2 0 0 0模型的预测结 果最为精 确 ，其 次是 AC I 一 2 0 9( 1 9 9 2 )模 型，最差 的是 中国建科 院模 型。结 合 图 2可知，G I 2 0 0 0模型虽然预测结果偏 大，但 是预测收缩徐变率最为准确 ，发展规律最符合实测 数据拟合曲线的走势，由此可知，B 3变异系数适 表 2 国内外预测模型的 B 3变异系数 注 ：试验组的收缩应变为测试结果 的平均值 ，每组 数据分 为 3段 ， O l O d取 3个数据 ，1 1 1 0 0 d取 5 个数 据，1 0 1 1 0 0 0 d取 1 3个数据 。 合对混凝土收缩应变率精度的判断 ， 结果与实际数据接近度 的判断较差。 公式 ： 厂 一 一 ( 训 A 一 、 刍 。 但对模型预测 为此引入下列 ( 2 ) 将式 ( 2 )定义为 B 3方差 ，用来 判断各个模 型预测数据与实际情况 的偏离度 。B 3方差计算结 果 见表 3 。 表 3 B 3方差计算结果 由表 3可知 ，根据 B 3方差计算结果可得 G Z ( 1 9 9 3 )模型的预测结 果与实测数据最为接近，而 AC I - 2 0 9( 1 9 9 2 )模型预测 的数据偏 离度最大。根 据表 2和表 3 对这 5种预测模型进行的综合排名见 表 4 。 表 4 国内外预测模型 综合排名 由表 4可知 ，常用 5种收缩应变模型对本次试 验结果预测效果较好 的是 G Z ( 1 9 9 3 )模型 ，该模 型 的 预 i 贝 0 结 果 与 实 测 数 据 最 为 接 近 。其 次 是 GL 2 0 0 0模型，虽然该模型预测结果普遍偏大 ，但 对收缩应变率预测结果与实测数据发展趋势一致 ， 从而获得较高综合排名 。 3 2 新预测模型的提出 依据 上 述 分 析 ，基 于 GZ ( 1 9 9 3 )模 型 和 中国铁道科学 第 3 4卷 GL 2 0 0 0模型的各 自优点 ，提 出 1 种新 的收缩应变 预测模型，该模型能够结合以上 2个模型的优点 ， 较准确地对混凝土收缩应变情况进行预测。由于中 国建科院模 型在初期 阶段对试 验结果预测较为准 确 ，故模 型 中也 考 虑 了 中 国建 科 院模 型 中相关 参数。 GZ ( 1 9 9 3 )模型 中时变函数 的前半部分采用 对数函数 ，后半部分采用双曲线函数 ，反映收缩应 变随时间变化 的公式为 ) 一f- r 二 ! I 卜什O O l 2 5 f L 式中：t 为混凝 土的计算 龄期，d ；t 为混凝土 开 始干燥 的龄期 ，d ；v s为混凝 土构件 的体表 比， mm，V和 s分别为混凝土构件的体积和表面积。 G I 2 0 0 0 模型中时变函数采用的是双曲线幂函 数计算理论 ，反映收缩应变随时间变化的公式为 fl ( t )= = ( 4 ) 中国建科院模型中时变函数采用双曲线 函数计 算理论 ，反映收缩应变随时间变化的公式 ( 适合普 通混凝土)为 J8 ( ) 一面 卉 1 0 ( 5 ) 根据本文分析结果 ，综合分析以上 3 个模型的 预测情况和公式所采用的计算理论 ，提出下列收缩 应变预测模型： h：e 。 h l 】 卢 ( ) ( ) ( 6 ) 其 中， shu K fl ( h )一 1 1 1 8 h fl ( t ) =： _ r 二 ! l + 。 5 ( ) + 5 2 7 9 【 式中：h为环境相对 湿度；K 为水 泥品种影 响系 数 ，当为 I型水 泥时，K一 1 ，当为 型水泥 时， K= = ： 0 7 0 ，当为 型水 泥时，K一1 1 5 ；-厂 c z 8 为混 凝土 2 8 d龄期的平均抗压强度 。 该模型中影响因素的修 正系数沿用了 G L 2 0 0 0 模型中的相关 系数 。为 了检验该预测模 型的实用 性 ，将该公式计算得到的收缩应变预测曲线与体外 实测数据及其拟合曲线进行对比，对 比结果如图 3 所 示 。 宝 嫖 图 3 新模 型预测结果与实测数据对 比 由图 3可知 ，由本文提出的新预测模型所得到 的预测结果与实测数据吻合较好 ，曲线基本从实测 数据中穿过 ，无论从数据偏离度还是收缩应变率 ， 其整体预测结果较其他模型有较大提高 。此模型保 留了 GZ ( 1 9 9 3 )模型 的对数函数计算理论 ，使其 与实测结果偏离度较小 ；而且还保留了 GI 2 0 0 0模 型的双曲线幂函数计算理论 ，使其预测的收缩应变 率与实测结果变化趋势一致 ；另外此模型参考 了中 国建科院模型的相关参数 ，有效防止了初期预测结 果偏 大 的 现 象 。该 模 型 的 B 3变 异 系 数 仅 为 0 3 6 3 9 ，B 3 方差仅为 0 0 2 7 3 。与其他模型相比， B 3 变异系数和 B 3 方差减少至少 3倍以上。 4 结论 ( 1 )混凝土体内收缩应变普遍小于体外收缩应 变 ，且收缩应变变化规律基本一致。混凝土收缩应 变前期增长较快 ，1 年龄期 内完成最大收缩应变的 8 0 O 左右。 ( 2 )针对本次试验数据而言，国内外收缩徐变 预测模型的预测精度有明显差别 ，预测效果较好的 是 GZ ( 1 9 9 3 )模型，该模型预测 的数据与实测数 据较 为 接 近，但 前 期 预 测 收 缩 应 变 率 较 差 ； GI 2 0 0 0模型预测结果普遍偏大 ，但对收缩应变率 的 预 测 结 果 与 实 测 发 展 趋 势 一 致 ；C E B - F I P ( 1 9 9 0 )模型的后期预测结果与实测数据较为接近， 但整体预测收缩应变率较差 ；AC I - 2 O 9( 1 9 9 2 )模 型预测的结果普遍偏大 ，特别是初期预测的收缩应 变率过大 ；中国建科院模型的前期预测数据及其变 化规律与实测数据吻合较好 ，但模型后期预测数据 第 6 期 混凝土收缩应变预测模型研究 7 7 相差悬殊。 ( 3 )本文提出的新预测模型采用乘积形式，其 中随时间变化函数采用了对数 函数和双曲线幂 函数 的组合 ，该模型结合 了 GZ ( 1 9 9 3 )模型、GL 2 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 模型和中国建科院模型的优点，其预测结果与实测 数据接近 ，偏离度较少 ，预测收缩应变曲线与拟合 曲线基本一致 ，整体预测精度较其他模型都有较大 提高。 参 考 文 献 吕艳梅商品混凝土收缩性能的试验研究 E D 郑州： 郑州大学，2 0 0 4 ( L U Y a n g m e i E x p e r i m e n t a l S t u d y o n S h r i n k a g e C h a r a c t e r i s t i c o f Me r c h a n d i s e C o n c r e t e D Z h e n g z h o u ： Z h e n g z h o u Un i v e r s i t y ，2 0 0 4 i n Ch i n e s e ) 桂海清混凝土早期收缩与抗裂性能试验研究 D 杭州：浙江大学， 2 0 0 4 ( GUI Ha i q i n g E x p e r i me n t S t u d y o n t h e Con c r e t e E a r l y - A g e S h r i n k a g e a n d A n t i C r a c k P r o p e r t y D Ha n g z h u o ： Z h a n g Un i v e r s i t y ，2 0 0 4 i n C h i n e s e ) 杨小兵混凝土收缩徐变预测模型研究 D 武汉：武汉大学，2 0 0 4 ( Y ANG X i a o b i n g R e s e a r c h o n P r e d i c t i o n Mo d e l o f C o n c r e t e S h r i n k a g e a n d C r e e p D Wu h a n ： Wu h a n Un i v e r s i t y ， 2 0 0 4 i n Ch i n e s e ) 林波混凝土收缩徐变及其效应的计算分析和试验研究 D 南京：东南大学， 2 0 0 4 ( L I N 1 3 o C o mp u t i n g A n a l y s i s a n d E x p e r i me n t a l S t u d y o n S h r i n k a g e a n d C r e e p o f C o n c r e t e D Na n j i n g ： S o u t h e a s t Un i v e r s i t y，2 0 0 4 i n Ch i n e s e ) 安明酷， 朱金铨， 覃维祖 ， 等粉煤灰对高性能混凝土早期收缩的抑制及其机理研究 J 中国铁道科学，2 0 0 6 ， 2 7 ( 4 )：2 7 3 1 ( AN M i n g z h e ，Z HU J i n q u a n，QI N W e i z u，e t a 1 S t u d y o n F l y As h Re s t r a i n t s o n t h e Ea r l y S h r i n k a g e o f Hi g h Pe r f o r ma n c e C o n c r e t e a n d I t s Me c h a n i s m J C h i n a R a i l wa y S c i e n c e ， 2 0 0 6 ，2 7( 4 ) ：2 7 3 1 i n C h i n e s e ) AC I Commi t t e e 2 0 9 P r e d i c t i o n o f C r e e p ， S h r i n k a g e ， a n d Te mp e r a t u r e E f f e c t s i n Con c r e t e S t r u c t u r e s E s De t r o l t ： Ame r i c a Co n c r e t e I n s t i t u t e ，1 9 9 2 张克波，许康，吕毅刚，等配筋混凝土柱徐变试验 E J 长沙理工大学学报：自然科学版，2 0 1 1 ，8( 2 ) ：1 7 2 0 ( Z HA NG K e b o ，X U Ka n g ， L O Yi g a n g ， e t a 1 E x p e r i me n t a l Re s e a r c h o n C r e e p o f R e i n f o r c e d C o n c r e t e P i l l a r s J J o u r n a l o f Ch a n g s h a Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y ：Na t u r a l Sci e n c e ，2 0 1 1 ，8 ( 2 )：1 7 2 0 i n Ch i n e s e ) 中华人民共和国交通部J TG D6 2 -2 0 0 4公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 s 北京： 人民交通出版 社 ，2 0 0 4 ( Mi n i s t r y o f Co mmu n i c a t i o n s o f t h e Pe o p l e S Re p u b l i c o f Ch i n a J TG D6 2 - 2 0 0 4 Co d e f o r De s i g n o f Hi g h wa y Re i n f o r c e d C o n c r e t e a n d P r e s t r e s s e d C o n c r e t e B r i d g e s a n d C u l v e r t s I- s B e i j i n g ： C h i n a C o mmu n i c a t i o n s P r e s s ，2 0 0 4 i n Ch i n e s e ) 9 Commi t t e e E u r o - I n t e r n a t i o n a l d u B e t o n ，F e d e r a t i o n I n t e r n a t i o n a l d e l a P r e Con s t i t u t e C E B - F I P Mo d e l C o d e f o r C o n c r e t e S t r u c t u r e s M S wi t z e r l a n d ：T h o ma s Te l f o r d ，1 9 9 0 1 0 1 1 1 2 BAZANT Z P，BAW EJ A S Cr e e p a n d S h r i n k a g e Pr e d i c t i o n Mo d e l f o r An a l y s i s a n d De s i g n o f C o n c r e t e S t r u c t u r e s Mo d e l 1 3 3 ， RI L E M Re c o mme n d a t i o n J Ma t e r i a l s a n d S t r u c t u r e s ，1 9 9 5 ， 2 8 ：3 5 7 3 6 5 吴华君，方鹏飞高性能混凝土干燥收缩规律研究 I - j 混凝土，2 0 0 9( 8 ) ：3 3 3 5 ( WU Hu u n ， F ANG P e n g f e i Ru l e o f Dr y i n g S h r i n k a g e a b o u t t h e Hi g h P e r f o r ma n c e Con c r e t e J Con c r e t e ， 2 0 0 9 ( 8 ) ：3 3 3 5 i n Ch i n e s e ) 周履，陈永春收缩徐变 M 北京 ：中国铁道出版社，1 9 9 4 7 8 中国铁道科学 第 3 4卷 S t u d y o n Pr e d i c t i o n M o d e l o f Co n c r e t e S h r i n ka g e S t r a i n C AO Gu o h u i ，HU J i a x i n g ，Z HANG Ka i ( 1 S c h o o l o f Ci v i l E n g i n e e r i n g，Hu n a n Ci t y Un i v e r s i t y ，Yi y a n g Hu n a n 4 1 3 0 0 0 ，C h i n a ； 2 S c h o o l o f C i v i l En g i n e e r i n g ，Hu n a n Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y ，Xi a n g t a n Hu n a n 4 1 1 1 0 5，Ch i n a ) A b s t r a c t ：Th r o u g h l o n g t e r m t e s t s f o r t h e s h r i n k a g e s t r a i n o f c o n c r e t e c i r c u l a r c o l u mn s p e c i me n s ，we v e f o u n d t h a t i n t e r n a l s h r i n k a g e s t r a i n i s g e n e r a l l y l e s s t h a n e x t e r n a l s h r i n k a g e s t r a i n Fu r t h e r mo r e ，t h e s h r i n k a g e s t r a i n s g r o w r a p i d l y i n e a r l i e r s t a g e a n d g r a d u a l l y r e d u c e i n l a t e r s t a g e ，a n d t h e c u r v e t e n d s t o b e f l a t a t l a s t Th e i n t e r n a l a n d e x t e r n a l s h r i n k a g e s t r a i n s t a k e u p 1 0 8 a n d 1 3 3 o f t h e ma x i mu m s h r i n k a g e s t r a i n r e s p e c t i v e l y i n 2 0 d a y s ， 3 6 5 a n d 3 7 7 r e s p e c t i v e l y i n 1 0 0 d a y s ， 8 3 2 a n d 8 0 9 r e s p e c t i v e l y i n a y e a r Ba s e d o n t h e c o n t r a s t i v e s t u d y o f i n t e r n a t i o n a l a n d d o me s t i c p r e d i c t i o n mo d e l s f o r s h r i n k a g e s t r a i n wi t h B 3 c o e f f i c i e n t o f v a r i a t i o n a n d B3 v a r i a n c e ，a n e w p r e d i c t i o n mo d e l f o r c o n c r e t e s h r i n k a g e s t r a i n i s p r o p o s e d Th e n e w mo d e l h a s i n t e g r a t e d t h e 1 o g a r i t h mi c f u n c t i o n c a l c u l a t i o n t h e o r y o f t h e GZ ( 1 9 9 3 )mo d e l wi t h t h e h y p e r b o l i c f u n c t i o n t h e o r y o f GL2 0 0 0 mo d e 1 At t h e s a me t i me ， r e l a t e d p a r a me t e r s o f t h e mo d e l d e v e l o p e d b y Ch i n a Ac a d e my o f Bu i l d i n g Re s e a r c h a r e u s e d a s r e f e r e n c e s Th u s ，t h e p r e d i c t e d d a t a b y t h e n e w mo d e l d e v i a t e l e s s f r o m me a s u r e d d a t a n o ma t t e r i n e a r l i e r s t a g e o r i n l a t e r s t a g e Th e p r e d i c t e d s h r i n k a g e s t r a i n c u r v e s b a s i c a l l y a g r e e we l l wi t h me a s u r e d f i t t i n g c u r v e s a n d t h e p r e d i c t i o n a c c u r a c y h a s b e e n g r e a t l y i mp r o v e d c o mp a r e d wi t h o t h e r mo d e l s Ke y wo r d s ： Co n c r e t e ； S p e c i me n； S h r i n k a g e s t r a i n；P r e d i c t i o n mo d e l ；Th e o r e t i c a l a n a l y s i s ； Ex p e r i me n t a l s t u d y ( 责任编辑吴彬 ) ( 上接第 4 8页) 2 2 新 线建设关键技术研 究铁路简支梁桥梁球型钢支座试验研究 作为桥梁上下部结构的连接和传力部件，桥梁支座的优劣直接影响桥梁的整体性能。球型钢支座以其合理的结构、优 良的性能、养护维修量少等优点，契合了铁路发展的要求。研究确定 _球型钢支座的设计原则、设计参数和参考标准，通 过结构分析，选取侧向限位的结构型式，确定了球型钢支座的合理构造，选型后的球型支座传力明确，构造紧凑、部件受 力均匀，整体性好 ，能满足铁路简支梁桥的使用要求。通过对国内外常用的滑板材料进行试验比对 ，决定使用改性超高分 子量聚乙烯板作为铁路桥梁球型支座的滑板材料，该材料与常规的滑板材料相比有容许应力高、摩擦系数小、磨耗率低、 温度适应性强等优点。球型钢支座的平面摩擦副和球面摩擦副均采用不锈钢板，与滑板形成偶对，摩擦系数低 ，磨损率 低，且保持长久不变。针对地震动峰值加速度超过 0 2 5 g以上的地区，研制了减隔震球型支座 ，该支座通过摩擦阻力消耗 能量 ，延长 了桥梁振动周期 ，从 而达到减隔震 的 目的。支座设计竖 向承载力从 1 0 0 0 至 7 0 0 0 k N共分 为 1 2 级 ：设计水平力 为竖向承载力的 1 5 43 0 ，适应地震动峰值加速度 0 1 o 3 g的地区；设计纵向位移为6 0 mi D _ ，横向位移为3 0 mi n ， 适用于环境温度为一4 o +6 0的地区。完成了球型钢支座产品的初步设计和支座产品试制，对试制产品的原材料及成品 进行了系统的试验；提出了球型钢支座的生产工艺要求 ，并对关键部件的制造和部件检测制定了相应的工艺流程和实施细 则 ；进行了新产品的经济效益和社会效益分析，验证了球型钢支座的高性价比；编制了 铁路简支梁桥球型钢支座暂行技 术条件 ，为产品的设计、生产、质量检验及后期养护提供依据；完成了适用于铁路简支梁桥的球型钢支座系列图纸设计 。 简支梁桥球型钢支座由于具有安全可靠、设计寿命长、养护维修量少等优点 ，用于铁路简支梁桥，特别是在高速铁路 简支梁桥上使用 ，能够进一步提高铁路安全运行的可靠性，促进桥梁支座的技术进步，同时也能进一步节约桥梁营运成 本 ，节约社会资源。采用球型钢支座替代盆式橡胶支座，还可以减少橡胶件的生产和使用 ，从而减少环境污染和能源消 耗 。因此在简支梁桥上使用球型钢支座具有广泛的社会效益。研究成果于 2 0 1 2年 3月通过了铁道部科技 司组织的技术 评审 。 ( 下转第 9 8 页 )