2011年--水泥和混凝土外文翻譯--以微孔隙水泥復合材料濕熱模型為基礎的PC橋梁長期變形模擬（譯文）

第 1 頁共 15 頁中文 6600 字文獻出處 Maekawa K, Chijiwa N, Ishida T. Long-term deational simulation of PC bridges based on the thermo-hygro model of micro-pores in cementitious composites[J]. Cement and Concrete Research, 2011, 4112 1310-1319. 以微孔隙水泥復合材料濕熱模型為基礎的 PC橋梁長期變形模擬 Koichi Maekawa , Nobuhiro Chijiwa, Tetsuya Ishida 摘要通過在 PC高架橋上的測量蠕變變形發現了大大超過預測值的線性蠕變規律。在這項研究中，結構蠕變變形的測量是通過使用可從宏觀結構力學處理不同尺寸范圍的微孔隙中的水分的運動的物理化學事件和各種因素的影響的多尺度合濕熱機械模型來分析研究的。數值分析再現了實際高架橋上的過度偏轉。事實證明，由于環境溫度、濕度和比表面，中空截面高架橋彎曲蠕變變化顯著。文章還討論了微孔隙中的水分的宏觀結構熱力學反應狀態。關鍵字多尺度建模、水分遷移、非線性蠕變、環境條件、多余偏轉、干縮 1. 介紹全世界，有關已建成 PC 高架橋過度偏轉大大超過設計值的報道已有 20 多年 [1–4].。這些橋梁大部分建造于 1975 年左右，設計使用的是假設蠕變應變的演變是彈性應變的 2-3 倍的線性蠕變規律。然而，從高架橋上測得的實際撓度計算，線性蠕變系數大約剛好成反比為 4-5 [5,6],這是在實驗室測量值和每個國家設計規范使用值的一倍以上。雖然可以高精度的估算混凝土事件的蠕變和干燥收縮，但是在實際結構的長期變形預測中仍然需要改善。對于現有的 PC 橋梁的維護，根據科學依據判斷長期彎曲會不會收斂、什么時候收斂以及收斂的價值意義是至關重要的。混凝土試件的表觀蠕變取決于水泥毛孔中被困水分的微觀結構的熱力學狀態。水泥石是由很多毛孔組成的，按照毛孔中水的多少，這些毛孔有大有小。由于毛孔大小不一，水分在微孔隙中的運動、水泥水化行成的凝膠和毛細孔都有很大的變化。構建一個時間依賴性的水泥基復合材料的變形模型，必須考慮到每個微觀單位的不同形變特征。作者已開發出一種三維的耦合分析材料（縮寫為 DuCOM-COM3），它能隨時間跟蹤混凝土結構從生產階段到壽命結束的長期變化屬性。通過成功運行并行數值美云模型的水化反應的熱力學耦合分析，形成孔隙結構，水分遷移耦合的方式（納米至微米），和一個基于非線性材料本構關系并且同時共享數字信息的材料的結構響應分析（毫米計刻度），這是可以遵循的現象（圖 1）。通過整合水分運動和在不同尺寸的微孔隙中的固--液平衡，可以建立一個可應用于量范圍從 “ 厘米 ”“ 米 ” 的尺度本構模型 [11,12]. 由第 2 頁共 15 頁于水分子的毛細張力和表面能內力引起的結構變形和損壞是可以評估的。水分通過水泥水化為空襲的運輸科可用圖表 1中的冷凝水蒸氣擴散和對流來模擬。在這里，作為分子擴散的主要變量的蒸氣壓，以滿足存儲在非均勻孔隙大小分布的微孔隙中的冷凝水的熱力學平衡計算混凝土開裂后因為河畔圓形裂紋飛機創建的其他路徑，水分運輸加快了。這在熱力學上的微結構損傷耦合效應自動考慮裂紋空間數學視為新創建的大型毛孔，其大小等于 COM3的鏈接結構分析計算的裂縫間距 [32] 換句話說，在混凝土中形成的空隙結構是有由水泥水化和機械開裂引起的 [33]。本研究采用的數值模擬結合了材料科學和結構力學來研究實際橋梁模型長期過去蠕變撓度產生的原因。通過進行微孔隙的改變的行為模式的敏感分析，進行了水分的熱力學狀態在微觀層面和宏觀結構反應的定量討論，并且深化了我們理解結構蠕變的目標。圖表一混凝土的組成強度水泥最大礫石孔隙率 Mpa 標準 mm 40 早強水泥 25 4 混凝土配比水泥水沙礫石混合備注 423 165 639 1108 1.0575 夏天 440 167 629 1099 1.1 其他季節第 3 頁共 15 頁 2.Tsukiyono 高架橋 2.1. 詳細的目標結構分析的主題是日本的 Tsukiyono大橋，它于 1982年完工，已報道的實測撓度在跨徑中心 [1,5,6,13]. 對于這座橋的設計圖紙，所用材料的細節，在施工過程中的記錄，施工后的監測結果已經詳細的保存和記錄。這被廣泛認為是有價值的數據，能夠經受住科學的分析。