约束PEC柱(强轴)抗火性能试验研究

为了研究轴向约束对部分包裹型钢混凝土组合柱(PEC柱)抗火性能的影响,开展了轴向约束PEC柱的抗火性能试验研究和有限元分析.考虑轴压和绕强轴压弯两种受力形式,进行了两根ISO-834标准火灾作用下四面受火轴向约束PEC柱的抗火性能试验.测试了试件截面温度场分布、轴向及侧向变形和耐火极限,观察了试件的破坏过程.试验结果表明:施加柱端弯矩的约束PEC柱侧向变形速率大,其破坏形态与轴压约束柱明显不同,为绕强轴的弯曲破坏;相同荷载比下有柱端弯矩的约束PEC柱耐火极限比轴压约束柱略长,总体而言两者的耐火极限均较短.有限元分析结果与试验结果吻合较好,具有较高的精度,可用于进一步的参数分析.     

焊接钢框架边节点抗火性能试验

为了得到焊接钢框架边节点的抗火性能,使用火灾试验炉对2个足尺H形钢框架节点进行了火灾行为的试验研究,并利用非线性有限元软件对试件进行了火灾反应分析.试验表明:焊接节点在火灾下有较大的转动能力,柱翼缘的弯曲变形和腹板的剪切变形是引起节点转动的主要因素,柱腹板加劲肋可提高节点临界温度50℃左右.将有限元模拟结果和试验结果进行了比较,取得了较好的一致,验证了有限元分析的正确性和可行性.最后提出了焊接节点抗火设计的建议,提高焊缝等级和设置柱腹板加劲肋可以提高节点的抗火性能.     

钢筋混凝土框架节点抗火性能试验研究及理论分析

利用大型模拟火灾实验炉进行了钢筋混凝土足尺框架节点在恒定加载和ISO834标准升温耦合作用下的抗火性能试验,分析了试验节点的温度场分布规律、变形特点、混凝土爆裂现象、耐火极限及破坏特征.试验结果显示,所试验节点都是由于节点梁的加载端位移达到最大挠度而达到耐火极限,梁端荷载比对节点的耐火极限有明显影响;接近耐火极限时,节点梁端在恒定竖向荷载作用下的竖向位移增长明显加快,并在较短时间内失去了承载能力,破坏带有一定的突然性.基于ABAQUS软件平台,开发了适用于钢筋混凝土框架节点火灾反应分析的梁单元用户材料模型及子程序,并对试验节点进行了全过程模拟分析,分析结果与试验结果吻合较好.     

相邻两面受火矩形钢管钢筋混凝土柱耐火极限

为研究相邻两面受火的矩形钢管钢筋混凝土柱的耐火极限及其影响因素.利用ABAQUS有限元软件建立相邻两面受火的矩形钢管钢筋混凝土柱抗火分析模型,理论结果与以往国内外试验结果对比,两者吻合良好.对影响其耐火极限的各种因素包括截面周长、高宽比、长细比、配筋率、荷载比、材料强度等参数进行了分析,给出了耐火极限的理论公式.研究结果表明:在一定参数范围内,荷载比、截面边长和长细比是构件耐火极限的主要影响参数,表现为荷载比越小,截面边长越大,长细比越小,构件的耐火极限越高.     

火灾下高强钢栓焊连接节点力学性能试验研究

通过栓焊连接节点足尺试验,对比分析Q690和Q960 2种强度的高强钢栓焊连接节点在常温和火灾高温下的力学性能。将试验获得的节点承载力与美国、欧洲和中国的现有规范进行对比,验证现有规范对高强钢栓焊连接节点的适用性,并提出高强钢栓焊连接节点的设计建议。最后,对比分析高强钢端板连接节点和栓焊连接节点抗火性能的异同,结果表明高强钢栓焊连接节点抗火性能相对优于高强钢端板连接节点。     

木结构榫卯节点耐火极限试验研究

为研究我国古建木结构榫卯节点的抗火性能,进行了4个燕尾榫榫卯节点的耐火极限试验、以及1个未受火对比试件的承载力试验研究.承载力试验表明,未受火对比试件的梁跨中竖向位移基本随荷载线性变化,没有明显屈服点,延性较差.根据该对比试件的承载力试验值、以及各耐火极限试件持荷比参数取值,确定了耐火极限试件的预加恒定荷载值.耐火极限试验中,持荷比25%,37.5%,50%试件的耐火极限分别为59,44,21min,持荷比50%并涂有防火涂料试件的耐火极限为58min,表明持荷比的减小、以及采用防火涂料均可显著提高耐火极限.温度数据表明,持荷比对温度上升速率没有明显的影响,榫头与卯口之间2~4mm的微小间隙对传热的影响几乎可以忽略.     

高温下钢筋混凝土简支梁的抗火性能

对2根钢筋混凝土梁开展高温试验研究,采用合理的材料热工性能和热-力耦合本构关系,应用ABAQUS有限元软件对其温度场和结构变形性能进行三维实体有限元分析,温度场和结构变形性能计算结果与试验结果符合较好.在试验验证的基础上,开展有限元参数分析,探讨保护层厚度及荷载水平对钢筋混凝土简支梁抗火性能的影响.结果表明,钢筋混凝土简支梁的保护层越厚,受拉主筋升温越慢,构件变形延缓,耐火极限增大;荷载水平越大,耐火极限越小.     

非均匀受火的方钢管混凝土柱耐火性能分析

通过选取合理钢材和混凝土热工参数及高温本构模型,基于有限元软件ABAQUS建立了非均匀受火的方钢管混凝土柱耐火性能有限元模型。结果表明升温特性及耐火极限与火灾试验结果吻合较好,验证了模型的正确性,表明该建模方法能够较好的模型钢管混凝土柱的耐火极限,可为该类构件抗火性能分析提供参考。     

T型方管节点抗火性能的有限元分析

利用有限元程序ABAQUS对高温下恒载作用时T型方管节点的耐火性能进行了分析.有限元模型的精确性通过与有关文献报道的试验结果进行对比得到验证.分析计算时,由于高温引起材料性能衰退,考虑材料非线性以及大变形效应的几何非线性;节点环境温度符合ISO834标准升温曲线;分析方法为间接热力耦合;钢材在高温下的材料性能参数按照在结构抗火方面应用广泛的欧洲规范（Eurocode 3）采用.研究了T型方管节点在不同荷载水平作用下,主管变形、主管端部轴向反力随温度变化的规律,以及临界温度与荷载水平的关系等.     

T形钢管混凝土异形柱和工形钢梁节点承载力性能试验

目的研究T形钢管混凝土异形柱和工形梁节点在反复荷载的承载力性能,为合理评价该类型节点的受力性能和承载能力提供依据.方法对3个T形钢管混凝土异形柱和工形钢梁节点进行反复荷载试验研究,其中一个试件为全焊接节点,两个为栓焊混接节点,分析了节点在反复受力过程中的变形特征、承载力退化及能量消耗的能力;在试验结果的基础上建立有限元模型,并将限元分析和试验得到的竖向荷载-变形曲线以及最大荷载进行对比.结果使用具有足够数目塞焊孔的套筒连接的栓焊混接节点的滞回曲线最为饱满,计算得到的耗能系数最大;有限元分析结果和试验结果对比显示有限元模型与试验竖向荷载-梁端变形曲线以及最大荷载吻合良好,有限元分析结果可以用于参数分析.结论 T形钢管混凝土异形柱和工形钢梁节点具有比较良好的滞回性能和耗能能力;梁与套筒间的焊缝质量以及套筒和柱之间的塞焊质量对节点的承载能力、变形能力和耗能能力都有重要影响,塞焊数目对承载能力有显著影响,而焊缝质量对耗能能力有显著影响.     

短舱管路接头耐火试验数值仿真预测

防耐火性能是航空发动机零部件满足适航要求的基本指标之一,在短舱火区内输送可燃液体的管路是其中的关键考核部件。为预测短舱管路耐火试验结果,评价管路接头火焰耐受性能,提出了开展标准火焰燃烧仿真获取第三类边界条件,通过管路流热耦合换热获取传热稳定后的流体域及固体域温度场,作为热边界条件进行结构变形分析考察管路接头接触状态的数值分析方法。通过直管火焰冲击试验及管路接头耐火试验对相关结果进行了验证。结果表明：出口管路温度预测结果误差小于3%,管路接头泄漏预测结果与试验结果一致。     

轴心受压高强度H型钢柱抗火性能

引入高强度钢高温下的力学性能参数,推导了高强度钢轴心受压柱在高温下的临界应力,进而得到高温下整体稳定系数与临界温度。将高强度钢和普通钢轴心受压柱在高温下的稳定系数和临界温度进行了对比,结果表明:普通钢轴心受压柱高温下的整体稳定系数和临界温度不适用于高强度钢轴心受压柱,高强度钢轴心受压柱整体稳定系数比普通钢低。使用有限元方法对文中给出的高强度钢轴心受压柱的整体稳定系数进行了验证,二者得出的结果吻合较好。     

体外预应力混凝土桥梁非线性分析

建立了可以对体外预应力结构进行全过程分析的计算模型，该模型考虑了影响结构力学性能的各种主要变化因素，并着重分析了节段施工，节间有接缝的体外预应力结构，计算与实验结果较为吻合，同时指出了接缝处的刚性转动是影响节段施工体外预应力结构力学性能的关键因素。     

基于ABAQUS的风力机塔筒螺栓连接接触非线性分析

ABAQUS是先进的大型通用非线性有限元分析软件,求解非线性问题时具有非常明显的优势。采用ABAQUS软件对风力机塔筒高强度螺栓连接进行了接触非线性分析,模拟了螺栓连接在预拉力以及加载极限载荷后两种工况下的静力学性能,得到了螺栓与法兰等结构的等效应力云图与位移云图。计算结果表明:塔筒螺栓连接结构的应力主要受预紧力影响。加载极限载荷后,螺栓最大应力增大17%,最大位移增大约两倍。结果证明塔筒底部螺栓连接的强度与刚度满足设计要求,为风力机组的结构设计提供了理论依据。     

RC梁—钢管混凝土柱框架节点试验研究

以实际工程为背景,分别对RC梁—钢管混凝土柱框架的新型劲性混凝土环梁节点和RC梁—钢加强环节点进行了低周反复荷载试验研究,考察了节点的屈服荷载、极限荷载、节点刚度及耗能性能。试验结果表明:两种节点均具有足够的承载力和延性,抗震性能优良;节点刚度很大,可以视为刚性节点。     

预应力组合网架结构抗火性能数值分析

为了考察预应力组合网架结构在火灾下的力学性能和影响因素,结合实际工程对预应力组合网架结构的抗火性能进行了数值分析.介绍了采用的破坏准则、基本假定及有限元模型,考虑了边界条件、拉索布置、涂层厚度及节点刚度对其整体抗火性能的影响.通过分析,发现预应力组合网架具有良好的抗火性能;边界法向约束条件对于结构耐火时间具有显著影响;采用预应力索从下弦杆中穿过的方案,使得拉索受到了下弦杆的保护,延缓了升温速度;为达到规范规定的耐火时间,所需的防火保护层厚度低于规范规定的要求;模型中采用刚接或铰接节点,计算得到的耐火时间基本相同.     

宋式二级燕尾榫特殊结构的力学性能分析

为了更好地分析燕尾榫结构的力学性能,建立了二折线多参数力学结构,并进行了适用于木结构的力学分析试验.然后,根据力学平衡与变形协调关系公式,提出了燕尾榫节点计算公式.研究结果表明,燕尾榫的变形主要集中在榫头与卯口的接触处,当单向载荷变大时,其弯矩也变大,容易对接触面造成损伤.荷载-位移曲线和极限荷载-竖向荷载曲线显示,当竖向荷载增加时,极限荷载也随之增加;当极限载荷达到屈服临界点时,位移的增加量变小并趋于平稳.     

新型K型弯管锥头节点与传统管桁架节点的力学性能对比研究

新型K型弯管锥头节点在超大跨度结构中具有节约材料、便于施工等优势,为了使该节点能应用于工程实践中,本文将其与普通管桁架弯管节点、变截面管桁架弯管节点进行了对比研究.通过有限元计算软件ANSYS进行参数化分析,对比了三类节点的破坏模式、极限承载力、强屈比和延性系数.分析表明,K型弯管锥头节点的承载力明显优于其余两类节点,该节点也表现出与另外两类节点同样良好的强屈比与延性系数,可知该节点同样具有充足的安全储备和耗能性能.     

CFS抗剪加固钢筋混凝土梁的耐火性能研究

采用厚型防火涂料对3根碳纤维布抗剪加固钢筋混凝土梁和1根对比梁进行ISO834标准升温条件下的恒载升温耐火性能试验,得到试验梁的测点温度随时间增加的分布关系。分析不同加载方式、剪跨比、加固量和防火保护层厚度对高温下CFRP抗剪加固梁的破坏形态及耐火极限的影响。试验研究表明:剪跨比是高温下影响CFRP抗剪加固梁耐火极限和破坏形态的主要因素;抗剪加固防火涂料的厚度可以提高剪切破坏的耐火极限,但不改变弯曲破坏的耐火极限。编制了设有厚型防火涂料保护的碳纤维抗剪加固混凝土梁的截面温度场计算程序,通过试验结果验证程序的正确性。为全面考虑影响高温下碳纤维抗剪加固钢筋混凝土梁耐火极限的因素提供补充。