詹穎雯臺灣大學：土木工程學研究所陳宗賢2007-11-252018-07-092007-11-252018-07-092005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/50252摘要 現今橋梁技術的發展是朝著減少地面支撐、大跨度發展，因此預力混凝土橋梁將是不可避免的趨勢。預力混凝土橋梁的長期撓度與預力損失，直接的影響著行車的舒適性與橋梁的使用壽命，而混凝土之乾縮與潛變正是其主因。自充填混凝土在乾縮與潛變的材料試驗有著略高於普通混凝土的特性，本文的研究之主要目的在於探討自充填混凝土應用在實尺寸的預力構件上時，其材料特性對於預力損失與長期撓度之影響。 本實驗涵蓋四部分： 1.抗壓強度與彈性模數試驗 2.乾縮與潛變試驗，探討體積穩定性 3.鋼筋握裹力試驗，探討混凝土握裹力的成長與握裹能力 4.預力梁長期載重行為試驗，探討實尺寸預力梁之變形行為 試驗結果顯示： 1.自充填混凝土的抗壓強度成長較慢，彈性模數較低 2.SCC的潛變乾縮量不一定會比OPC大，要視配比而定 3.SCC的握裹力明顯優於OPC 4.SCC預力梁與OPC預力梁的長期載重行為類似 關鍵字：自充填混凝土、乾縮、潛變、預力梁目錄 誌謝 一 摘要 三 目錄 五 表目錄 九 圖目錄 一一 照片目錄 一七 第一章 緒論 - 1 - 1.1研究動機與目的 - 1 - 1.2研究範圍 - 2 - 第二章 文獻回顧 - 5 - 2.1自充填混凝土之定義 - 5 - 2.2混凝土之乾縮與潛變 - 7 - 2.2.1混凝土之乾縮機理 - 7 - 2.2.2混凝土之潛變機理 - 9 - 2.2.3混凝土潛變乾縮預測公式 - 12 - 2.3鋼筋混凝土之握裹力 - 16 - 2.3.1握裹力基本原理 - 16 - 2.3.2握裹強度的力學行為 - 17 - 2.3.3鋼筋周圍的混凝土應力狀況 - 21 - 2.3.4束制條件對握裹力的影響 - 22 - 2.4預力混凝土之分析程式介紹 - 24 - 2.4.1主要假設 - 24 - 2.4.2預力系統之模擬 - 25 - 第三章 實驗計畫 - 29 - 3.1實驗架構 - 29 - 3.2基本試驗材料及儀器 - 29 - 3.2.1基本試驗材料 - 29 - 3.2.2基本試驗儀器 - 30 - 3.3流動性與充填性試驗 - 31 - 3.3.1坍流度試驗 - 31 - 3.3.2流速試驗（V形漏斗試驗） - 32 - 3.3.3鋼筋間隙通過試驗（箱型試驗） - 34 - 3.4抗壓強度與彈性模數試驗 - 35 - 3.4.1抗壓強度之量測 - 35 - 3.4.2彈性模數之量測 - 35 - 3.5乾縮與潛變試驗 - 37 - 3.5.1試驗儀器及設備 - 37 - 3.5.2乾縮與潛變試體 - 38 - 3.5.3試驗項目變數與內容 - 39 - 3.6鋼筋拉拔試驗 - 42 - 3.6.1試驗儀器及設備 - 42 - 3.6.2拉拔試體之製作 - 43 - 3.6.3加載儀器設計與規格 - 44 - 3.6.4滑移量量測儀器設計 - 44 - 3.6.5鋼筋握裹拉拔試驗 - 45 - 3.7實尺寸預力混凝土梁載重試驗 - 46 - 3.7.1試體的製作 - 46 - 3.7.2試驗項目變數與內容 - 48 - 第四章 試驗結果與討論 - 51 - 4.1新拌性質 - 51 - 4.2抗壓強度與彈性模數 - 51 - 4.3混凝土的乾縮與潛變 - 53 - 4.3.1混凝土的乾燥收縮 - 53 - 4.3.2混凝土的基本潛變 - 54 - 4.3.3混凝土乾燥潛變量 - 55 - 4.3.4綜合比較 - 56 - 4.4混凝土之握裹力 - 58 - 4.4.1握裹力量測方法 - 58 - 4.4.2現行規範 - 59 - 4.5預力梁之預力損失與長期變位 - 61 - 4.5.1預力梁之預力損失 - 62 - 4.5.2預力梁之長期中點撓度 - 72 - 4.5.3試驗之預力梁分析 - 79 - 第五章 結論與建議 - 83 - 5.1結論 - 83 - 5.2建議 - 84 - 參考文獻 - 87 - 表目錄 表3-1混凝土配比表 - 93 - 表3-2自充填混凝土相關試驗參考值【21】 - 94 - 表3-3乾縮與潛變試驗變數表 - 95 - 表3-4預力梁斷面性質 - 95 - 表3-5預力鋼腱之高度* - 96 - 表3-6預力鋼腱之性質 - 96 - 表4-1自充填混凝土的新拌性質 - 97 - 表4-2抗壓強度與彈性模數隨齡期之變化表 - 97 - 表4-3彈性模數與預測式之比較 - 97 - 表4-4乾縮試驗之乾燥應變值 - 98 - 表4-5潛變試驗之基本潛變值 - 99 - 表4-6潛變試驗之總潛變值 - 100 - 表4-7潛變試驗之乾燥潛變值 - 101 - 表4-8鋼筋握裹應力表 - 102 - 表4-9齡期28天之單位握裹應力 - 102 - 表4-10實驗握裹應力與規範理論值之比較 - 102 - 表4-11規範設計值之預應力損失比較表 - 103 - 表4-12規範設計值之乾縮與潛變係數比較表 - 104 - 表4-13預力梁中點初始之預力值 - 104 - 表4-14設計值與實驗值初始預力值之比較 - 104 - 表4-15設計值與實驗值瞬時預應力損失之比較 - 105 - 表4-16各斷面之初始預力值 - 105 - 表4-17潛變效應之考慮載重作用時間差因素之修正係數 - 105 - 表4-18規範設計值之長期撓度比較表 - 106 - 表4-19CCL Model與設計規範值之乾縮係數比較表 - 106 - 表4-20CCL Model與設計規範值之潛變係數比較表 - 107 - 表4-21預力梁之上拱量 - 107 - 表4-22預力梁加載後之瞬時撓度 - 107 - 表4-23預力梁加載後90天之撓度增量 - 108 - 表4-24預力梁加載後長期之撓度增量 - 108 - 表4-25預力梁加載後90天之預力損失 - 108 - 表4-26預力梁加載後長期之預力損失 - 109 - 圖目錄 圖2-1水泥膠體中水分存在的方式【5】 - 110 - 圖2-2混凝土受到外界乾燥環境影響濕度移動示意圖【6】 - 110 - 圖2-3混凝土潛變之組成與定義【8】 - 111 - 圖2-4握裹應力示意圖 - 112 - 圖2-5鋼筋竹節環間應力情況圖【17】 - 112 - 圖2-6鋼筋作用於混凝土的徑向分量示意圖【16】 - 113 - 圖2-7應力分佈圖【16】 - 113 - 圖2-8握裹破壞的的兩種模式【17】 - 114 - 圖2-9鋼筋受拉造成混凝土橫向裂縫【17】 - 114 - 圖2-10鋼筋與混凝土在主要裂縫處發生分離【17】 - 115 - 圖2-11力鋼鍵之滑動損失 - 115 - 圖2-12預力鋼鍵應力之鬆弛 - 116 - 圖3-1實驗之流程圖 - 117 - 圖3-2坍度試驗之模具 - 118 - 圖3-3坍流度量測裝置【3】 - 119 - 圖3-4流速試驗之V形漏斗裝置【3】 - 119 - 圖3-5鋼筋間隙通過試驗裝置【3】 - 120 - 圖3-6潛變架示意圖 - 121 - 圖3-7應變計固定環示意圖【27】 - 122 - 圖3-8拉拔鋼筋試體示意圖【28】 - 122 - 圖3-9拉拔試體示意圖【28】 - 123 - 圖3-10反力支承盤細部設計圖【17】 - 124 - 圖3-11球面座細部尺寸圖【17】 - 125 - 圖3-12固定盤細部尺寸圖【17】 - 125 - 圖3-13連接桿細部尺寸圖【17】 - 126 - 圖3-14施載儀器組合圖【27】 - 127 - 圖3-15標準預鑄預力梁之斷面圖 - 128 - 圖3-16預力梁尺寸詳圖 - 129 - 圖3-17場地配置圖 - 130 - 圖3-18預力梁配筋及鋼腱配置圖 - 131 - 圖3-19預力梁端錨示意圖 - 132 - 圖3-20預力梁加載系統 - 132 - 圖3-21參考梁示意圖 - 133 - 圖3-22中點變位計示意圖 - 134 - 圖3-23斷面應變計示意圖 - 134 - 圖3-24斷面應變計位置圖 - 135 - 圖4-1OPC與SCC抗壓強度成長曲線之比較 - 136 - 圖4-2OPC與SCC彈性模數成長曲線之比較 - 136 - 圖4-3普通混凝土強度成長曲線 - 137 - 圖4-4自充填混凝土強度成長曲線 - 137 - 圖4-5普通混凝土不同齡期之乾燥收縮曲線 - 138 - 圖4-6自充填混凝土不同齡期之乾燥收縮曲線 - 138 - 圖4-7OPC與SCC養護齡期14天之乾燥收縮曲線 - 139 - 圖4-8OPC與SCC養護齡期28天之乾燥收縮曲線 - 139 - 圖4-9普通混凝土不同齡期之基本潛變曲線 - 140 - 圖4-10自充填混凝土不同齡期之基本潛變曲線 - 140 - 圖4-11OPC與SCC加載齡期14天之基本潛變曲線 - 141 - 圖4-12OPC與SCC加載齡期28天之基本潛變曲線 - 141 - 圖4-13普通混凝土不同齡期之總潛變曲線 - 142 - 圖4-14自充填混凝土不同齡期之總潛變曲線 - 142 - 圖4-15OPC與SCC加載齡期14天之總潛變曲線 - 143 - 圖4-16OPC與SCC加載齡期28天之總潛變曲線 - 143 - 圖4-17OPC與SCC加載齡期14天之乾燥潛變曲線 - 144 - 圖4-18OPC與SCC加載齡期28天之乾燥潛變曲線 - 144 - 圖4-19握裹力之判斷標準示意圖 - 145 - 圖4-20預力梁斷面命名示意圖 - 145 - 圖4-21SCC中點斷面之應變計命名示意圖 - 146 - 圖4-22乾縮應變因子εs’與環境濕度之關係圖【35】 - 146 - 圖4-23乾縮配合比因子kb與水灰比、水泥量之關係圖【35】 - 147 - 圖4-24乾縮構材尺寸因子kes與假想厚度之關係圖【35】 - 147 - 圖4-25乾縮時間因子kt與時間、假想厚度之關係圖【35】 - 148 - 圖4-26潛變環境因子kc與濕度關係圖【35】 - 148 - 圖4-27潛變齡期因子kd與加載齡期之關係圖【35】 - 149 - 圖4-28潛變構材尺寸因子kec與假想厚度之關係圖【35】 - 149 - 圖4-29預力施拉後的瞬間OPC梁中點斷面應變 - 150 - 圖4-30預力施拉後的瞬間SCC梁中點斷面應變 - 150 - 圖4-31加載後初期SCC梁中點斷面應變示意圖 - 151 - 圖4-32加載後長期SCC梁中點斷面應變示意圖 - 151 - 圖4-33拋物線形鋼腱配置示意圖【34】 - 152 - 圖4-34預力梁自重之示意圖 - 152 - 圖4-35預力梁加載之示意圖 - 153 - 圖4-36預力施拉後預力梁之曲率示意圖 - 153 - 圖4-37加載後預力梁之曲率示意圖 - 154 - 圖4-38OPC預力梁於預力施拉後瞬間之斷面曲率檢核 - 154 - 圖4-39OPC預力梁於預力施拉後之斷面曲率檢核 - 155 - 圖4-40SCC預力梁於預力施拉後瞬間之斷面曲率檢核 - 155 - 圖4-41SCC預力梁於預力施拉後之斷面曲率檢核 - 156 - 圖4-42OPC預力梁於加載後瞬間之斷面曲率檢核 - 156 - 圖4-43OPC預力梁於加載後之斷面曲率檢核 - 157 - 圖4-44SCC預力梁於加載後瞬間之斷面曲率檢核 - 157 - 圖4-45SCC預力梁於加載後之斷面曲率檢核 - 158 - 圖4-46OPC預力梁於預力施拉後瞬間之中點撓度 - 158 - 圖4-47OPC預力梁於預力施拉後之中點撓度 - 159 - 圖4-48SCC預力梁於預力施拉後瞬間之中點撓度 - 159 - 圖4-49SCC預力梁於預力施拉後之中點撓度 - 160 - 圖4-50OPC預力梁於加載後瞬間之中點撓度 - 160 - 圖4-51OPC預力梁於加載後之中點撓度 - 161 - 圖4-52SCC預力梁於加載後瞬間之中點撓度 - 161 - 圖4-53SCC預力梁於加載後之中點撓度 - 162 - 圖4-54預力施拉後瞬間量測值之中點撓度 - 162 - 圖4-55預力施拉後瞬間推估值之中點撓度 - 163 - 圖4-56預力施拉後推估值之中點撓度 - 163 - 圖4-57加載後瞬間量測值之中點撓度 - 164 - 圖4-58加載後瞬間推估值之中點撓度 - 164 - 圖4-59加載後推估值之中點撓度 - 165 - 圖4-60普通混凝土t’=14天乾燥收縮與預測式之關係 - 165 - 圖4-61普通混凝土t’=28天乾燥收縮與預測式之關係 - 166 - 圖4-62自充填混凝土t’=14天乾燥收縮與預測式之關係 - 166 - 圖4-63自充填混凝土t’=28天乾燥收縮與預測式之關係 - 167 - 圖4-64普通混凝土t’=14天總潛變與預測式之關係 - 167 - 圖4-65普通混凝土t’=28天總潛變與預測式之關係 - 168 - 圖4-66自充填混凝土t’=14天總潛變與預測式之關係 - 168 - 圖4-67自充填混凝土t’=28天總潛變與預測式之關係 - 169 - 圖4-68OPC預力梁之中點撓度與分析值之關係 - 169 - 圖4-69SCC預力梁之中點撓度與分析值之關係 - 170 - 圖4-70OPC預力梁加載後之中點撓度增量與分析值之關係 - 170 - 圖4-71SCC預力梁加載後之中點撓度增量與分析值之關係 - 171 - 圖4-72預力梁分析值之初期中點撓度 - 171 - 圖4-73預力梁分析值之長期中點撓度 - 172 - 照片目錄 照片3-1MTS萬材料試驗機 - 173 - 照片3-2多功能資料收集器(TDS-302 Data Logger) - 173 - 照片3-3電阻式變位計 - 174 - 照片3-4坍流度錐及試驗用平版 - 174 - 照片3-5V漏斗試驗裝置 - 175 - 照片3-6鋼筋間隙通過試驗裝置 - 175 - 照片3-7混凝土彈性模數量測示意圖 - 176 - 照片3-8圓柱試體端末研磨機 - 176 - 照片3-9潛變定壓架 - 177 - 照片3-10手提式應變指示儀 - 177 - 照片3-11ELE 機械式應變計 - 178 - 照片3-12油壓千斤頂 - 178 - 照片3-13應變計固定環 - 179 - 照片3-14荷重計（50噸） - 179 - 照片3-15拉拔鋼筋試體 - 180 - 照片3-16拉拔試體 - 180 - 照片3-17拉拔儀器架設完成 - 181 - 照片3-18滑移量量測裝置 - 181 - 照片3-19使用鋼模組立側模 - 182 - 照片3-20非預力鋼筋的組立與預力套管之配置 - 182 - 照片3-21預力梁的澆置方式 - 183 - 照片3-22SCC澆置的情形 - 183 - 照片3-23預力梁澆置完成拆模後 - 184 - 照片3-24預力梁的加載系統 - 184 - 照片3-25參考鋼梁 - 185 - 照片3-26參考鋼梁的連接角鋼 - 185 - 照片3-27中點變位計 - 186 - 照片3-28斷面應變計 - 186 - 照片3-29預力之施拉 - 187 - 照片3-30預力鋼腱受拉前 - 187 - 照片3-31預力鋼腱受拉後 - 188 - 照片3-32載重加載的過程 - 188 - 照片3-33載重量測裝置 - 189 - 照片3-34預力梁全景 - 189 - 照片4-1普通混凝土的坍度試驗 - 190 - 照片4-2自充填混凝土的箱型試驗 - 190 - 照片4-3自充填混凝土的坍流度試驗 - 191 -2951561 bytesapplication/pdfen-US自充填混凝土乾縮潛變預力梁SCCshrinkagecreepPCthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/50252/1/ntu-94-R92521230-1.pdf