Меню

  • На главную

Поиск

  • Ползучесть бетона при переменных во времени напряжениях и при повторных и вибрационных нагрузках

    Posted 7/31/2009 в 7:13:32 ПП

    Ползучесть бетона при переменных напряжениях проявляется своеобразно и имеет характерные особенности, изучение которых очень важно по ряду причин принципиального и прикладного значения. Так, например, действующие на сооружение нагрузки в процессе его возведения и эксплуатации часто изменяются; время от времени может происходить полная или частичная разгрузка. Но даже при постоянных нагрузках напряженное состояние упруго-ползучего тела может изменяться во времени вследствие влияния процесса ползучести на первоначальное упруго-мгновенное поле напряжений. С другой стороны, данные о ползучести бетона при переменных напряжениях (например, при повышении нагрузки ступенями, при релаксации напряжений, частичной или полной разгрузке, периодическом загруже-нии) позволяют судить о степени точности исходных уравнений современных теорий ползучести бетона и, в частности, весьма важного для этих теорий принципа наложения воздействий.
    В 1954 г. В. В. Блинков опубликовал результаты экспериментальных исследований ползучести бетона и цементного раствора при постоянных сжимающих и растягивающих напряжениях, а также под действием повторных загружений однозначной и знакопеременной нагрузкой в течение 1,5—2 и более месяцев. Величина сжимающих напряжений в этих опытах не превышала (0,4ч-0,5)Л, т. е. находилась в области линейной ползучести. Обработка результатов этих опытов показала хорошее совпадение полученных данных с наследственной теорией старения бетона и, в частности, с принципом наложения воздействий, хотя и были обнаружены некоторые расхождения, вызванные необратимыми деформациями, не связанными с процессом старения бетона. В настоящее время имеется большое число работ, в которых экспериментально изучена применимость принципа наложения воздействий к деформациям ползучести.
    При ступенчатом повышении напряжений, если их величина не выходит из области линейной ползучести, приемлемость принципа наложения воздействий хорошо подтвердилась при кратковременных испытаниях для молодого бетона (П. И. Васильев, 1953), а также для бетона, старение которого практически уже прекратилось (Ли Гуан-цзун, 1960). При знакопеременных приращениях напряжений погрешности принципа наложения оказались несколько большими (С. В. Александровский, 1966; А. В. Яшин, 1959).Наибольший интерес представляют опыты С. В. Александровского, Э. Я. Багрия, В. Я. Багрия и О. М. Попковой (1966) по проверке принципа наложения при переменных во времени напряжениях, при знакопеременных периодических нагрузках, а также при различных уровнях напряжений. Эти исследования, проведенные при характерных и важных для приложений режимах загружения, показали, что погрешности принципа наложения невелики и что в большей части случаев этот принцип применим. В частности, в опытах С. В. Александровского и В. Я. Багрия,, было получено хорошее совпадение экспериментальных данных с теоретическими кривыми полных деформаций образцов при периодических нагрузках, рассчитанными по наследственной теории старения бетона с применением принципа наложения воздействий. Аналогичный результат был получен и для случая переменных во времени напряжений при различных режимах нагружения.
    Вместе с тем многочисленные опыты по квазистатическому нагруже-нию и разгружению бетона в области не очень больших напряжений (В. В. Блинков,   1958;   П. И. Васильев,   1953;   Н. И. Катин, 1959;  А. В. Яшин, 1959, 1963) показали, что восстановление деформации ползучести бетона после его разгрузки (так называемая обратная ползучесть) иногда на 20—30% меньше, чем деформация ползучести образца-близнеца, впервые загруженного в том же возрасте теми же напряжениями одинаковой продолжительности действия (рис. 11). Это явление наблюдалось и в последующих экспериментах С. В. Александровского и др. (1966).
    Рядом авторов был предложен метод учета этого явления в современных теориях ползучести бетона (С. В. Александровский, 1966; П. И. Васильев, 1953; А. А. Гвоздев, 1964). Явление обратной ползучести нельзя считать достаточно изученным. Надежно установлено, что после разгрузки в старом бетоне восстанавливается некоторая (причем большая) часть его деформации, накопленная в первом периоде ползучести. Однако при медленно изменяющихся напряжениях иногда можно пренебречь эффектом обратной ползучести бетона, правда, с некоторой погрешностью. При циклических же изменениях напряжений восстановление деформации ползучести бетона (т. е. его обратная ползучесть) может оказать существенное влияние на напряженное и деформированное состояние. Обратная ползучесть в бетоне экспериментально изучалась Р. Лермитом (Proc. 4th Intern. Symp. US Bureau Stand., 1964, vol. 2).
    В условиях циклического изменения напряжения с большой частотой возникает в бетоне эффект виброползучести; он состоит в том, что деформация ползучести бетона при действии циклических напряжений с большой частотой может оказаться в 2—4 раза больше, чем обычная деформация у образцов-близнецов при статическом нагружений их теми же напряжениями (В. М. Бондаренко, 1966; А. К. Малмейстер, 1957). При этом деформации виброползучести в бетоне тем выше, чем больше амплитуда вибрационных пульсирующих напряжений и частота их колебаний.
    По наблюдениям А. К. Малмейстера и К. К. Шкербелиса (1957), ползучесть бетона существенно интенсифицируется, если на постоянно действующую нагрузку налагается вибрационное напряжение даже с незначительными амплитудами.
    При испытании бетонных образцов на ползучесть в условиях циклического изменения напряжений с частотой порядка 500 в минуту через 24 часа (720 ООО циклов) была получена та же деформация, что и у образцов-близнецов за 28 дней при их статическом нагружений, а 14 суток действия циклической нагрузки оказались эквивалентными (в отношении величины деформации ползучести) 600 суткам воздействия на образцы-близнецы постоянной нагрузки той же интенсивности. Одновременно было замечено, что образец, находившийся под постоянной нагрузкой около 1000 дней, почти не обнаружил роста деформаций при последующей пульсации этого же напряжения в количестве 3 000 000 циклов (см. упомянутый выше обзор Р. Лермита). Следовательно, бетон, находящийся под длительным действием постоянной нагрузки, практически не обнаруживает уже свойства ползучести при последующих циклических нагруже-ниях.
    В. М. Бондаренко (1966), сопоставляя полученные им опытные кривые ползучести бетона при действии статической нагрузки с соответствующими кривыми виброползучести, заметил, что ординаты любой кривой виброползучести, полученные при стационарном режиме воздействия циклических напряжений, отличаются от соответствующих ординат обычных кривых ползучести у образцов-близнецов (при их статическом загружении теми же напряжениями) постоянным множителем, называемым коэффициентом виброползучести. На это ранее обратил внимание О. Я. Берг (1950).
    Опытные данные о виброползучести, полученные при различных режимах циклических воздействий В. М. Бондаренко, позволяют утверждать,что коэффициент виброползучести зависит только от амплитуды циклических напряжений и частоты их колебаний.
    В НИИЖБ Госстроя СССР (см. А. А. Гвоздев, 1966) проводились испытания бетонных призм на центральное сжатие в условиях циклического изменения напряжений, причем отношение минимального напряжения к максимальному в цикле оставалось всегда постоянным. Эти опыты проводились в широком диапазоне изменения напряжений, но при условии, что максимальное значение напряжений не превышало половины призменной прочности бетона при сжатии 7?пр. Оказалось, что при указанном уровне напряжений деформация виброползучести бетона зависит от напряжений практически линейно. Поэтому можно воспользоваться (аналогично тому, как в случае статических нагрузок) понятием меры виброползучести, которая представляет собой величину неупругой деформации, отнесенной к единичному напряжению, и является функцией целочисленного аргумента, а именно числа повторения нагрузки при заданном отношении минимального напряжения при данной частоте вибрации.
    Изучение явления виброползучести бетона связана с известными трудностями. Поэтому в настоящее время мы располагаем лишь небольшим числом экспериментов в этой области. Пока еще не ясны причины и механизм виброползучести бетона. Почти не изучено влияние технологических и структурных факторов на протекание процесса виброползучести. Поэтому экспериментальные и теоретические исследования в этой области требуют самого интенсивного развития.

    Тэги: