混凝土握裹层径向压力对带肋钢筋黏结性能影响试验研究

对于带肋钢筋的黏结性能,钢筋横肋与混凝土之间的咬合力起控制作用.混凝土握裹层的径向压力是研究带肋钢筋横肋与混凝土之间相互作用的重要条件.通过拉拔黏结试验测量了劈裂破坏过程中混凝土握裹层作用在带肋钢筋上的径向压力.试验中,在钢筋内开槽布置两个微型荷载传感器测量混凝土握裹层的径向压力,通过对6个试件开展拉拔黏结试验测定了不同厚度混凝土握裹层的约束作用.试验发现,在试件劈裂破坏过程中,钢筋肋前有效角不断变小,黏结应力与混凝土握裹层的径向压力成正比;试件劈裂破坏时,钢筋肋前有效角与保护层厚度成反比,黏结应力沿锚固段的分布受到保护层厚度的影响:当保护层厚度适中时,黏结应力分布均匀.另外,试验测得的混凝土握裹层径向压力最大值与考虑裂缝黏聚力的厚壁圆筒理论模型预测值吻合较好.     

单面受火的矩形钢管混凝土柱截面温度场分析

运用有限元分析软件ANSYS建立了单面火灾作用下矩形钢管混凝土柱截面温度场计算模型,并将计算结果与以往试验结果进行对比,理论分析结果与试验结果吻合良好.在此基础上,对单面火灾和四面火灾作用下矩形钢管混凝土柱截面温度分布形式进行了对比分析,分析表明,单面火灾作用下,矩形钢管混凝土柱截面温度整体较低,材料损伤程度较轻,因而有利于提高构件的抗火性能.但截面温度分布呈单轴对称,产生初始挠度与附加偏心距,明显区别于四面火灾作用下构件的耐火性能.在工程常用范围内,分析了升温时间、含钢率、截面宽度、高宽比、保护层种类及厚度等参数对矩形钢管混凝土截面温度场的影响规律.结果表明:升温时间、截面宽度、保护层种类及厚度对矩形钢管混凝土温度场影响较大.温度场研究结果为单面火灾作用下矩形钢管混凝土柱耐火性能分析和抗火设计提供了理论基础.     

带肋薄壁和普通方钢管混凝土柱的经济性比较

分别考虑截面尺寸相同、混凝土强度不同以及材料强度相同、截面尺寸不同两种设计方案.根据当前福建省材料市场供应和加工价格,分别计算了在轴压和偏压典型工况条件下的带肋薄壁方钢管混凝土柱与普通方钢管混凝土柱的造价,并进行了比较.结果表明:在截面尺寸相同的条件下,带肋薄壁方钢管混凝土的工程造价可比普通方钢管混凝土的减少约25%;而在材料强度相同的情况下,工程造价可减少10%左右.     

含钢率对混凝土截面温度场分布的影响

将钢筋的圆形截面等效为面积相等的方形截面,采用四边形单元建立配置钢筋、型钢的混凝土截面的二维温度场分析模型,分析纵筋配筋率、型钢含钢率对混凝土截面温度场分布的影响.算例计算结果表明:钢筋对截面温度场分布计算结果影响较小,钢筋的存在使保护层内混凝土的温度降低,核心混凝土的温度升高,忽略钢筋对截面温度场分布的影响是合理的.型钢对截面温度场分布的计算结果影响较大,受火180min内混凝土截面内型钢翼缘中心处和截面形心处温度计算结果最大分别相差17.1℃和98.7℃;高温下型钢混凝土构件的抗火性能研究中,需要考虑型钢对截面温度场分布的影响;型钢混凝土构件火灾灾后性能评定中,核心型钢的力学性能可基本恢复.     

计入加劲肋的圆孔蜂窝组合梁强度简化计算

为了简便计算带加劲肋的圆孔蜂窝组合梁的强度,应用空腹桁架理论,推导了计入加劲肋影响的圆孔蜂窝钢 - 混凝土组合梁强度简化计算公式.通过算例与ANSYS进行验证,结果表明本文的分析方法是正确的,并建议对剪力分布大的梁段混凝土板内配置受拉钢筋.将计算结果与没有加劲肋的算例梁计算结果进行比较,结果表明,加劲肋可以通过增加计算截面面积来提高蜂窝组合梁承载力.     

钢管混凝土拱桥的徐变计算方法探讨

考虑钢管核心混凝土徐变模式与普通混凝土徐变模式的差异,分别采用分离式(截面)模型、换算式(截面)模型和组合式(截面)模型,计算了一座钢管混凝土提篮拱桥的徐变变形.分析表明,分离式模型的计算结果和组合式模型的计算结果十分接近,将其用于施工监控中能保证足够的精度;三门口跨海大桥北门桥横向徐变变形很小,不用考虑拱肋的横向预拱,采用平面杆系程序和分离式截面模型计算就能获得令人满意的结果.图8,参9.     

圆钢管混凝土短柱的火灾后剩余承载力研究

在提出火灾全过程各阶段中钢管和核心混凝土应力-应变关系模型的基础上,采用有限元软件ABAQUS中的热-应力耦合分析模块计算了ISO-834标准火灾全过程作用后圆钢管混凝土轴压短柱的荷载-变形关系曲线,计算结果和试验结果基本吻合.对火灾全过程中圆钢管混凝土轴压短柱的荷载-变形关系、钢管和核心混凝土的截面应力分布以及两者之间的相互作用进行了分析,探讨了升温时间、初始荷载、截面含钢率、钢材强度、混凝土强度、防火保护层厚度和截面尺寸等参数对圆钢管混凝土轴压短柱剩余承载力的影响规律,最终提出了圆钢管混凝土轴压短柱剩余承载力的简化计算公式.     

设置斜肋方形薄壁钢管混凝土轴压短柱研究

为改善薄壁钢管混凝土柱力学性能,提出设置斜肋方形薄壁钢管混凝土柱的结构形式.根据无肋、单向设置斜肋和双向设置斜肋3种截面形式、2种截面尺寸的18个薄壁钢管混凝土轴压短柱试验结果,比较和分析了各试件的试验现象、破坏模式及荷载位移曲线等.结果表明:薄壁钢管混凝土短柱以剪切破坏模式为主;肋与混凝土在试件破坏之前,均能保持良好粘结.设肋的短柱能达到较高的极限承载力,与无肋的试件相比,单向设置斜肋短柱的极限承载力提高了18%,双向设置斜肋的提高了29%.采用大型有限元程序ABAQUS6.4对每个试件的试验全过程进行了模拟计算,计算结果与试验结果吻合较好.通过数值计算,研究了截面尺寸相同的素混凝土短柱及无肋、单向、双向设置斜肋薄壁钢管混凝土轴压短柱的柱中截面混凝土纵向应力的分布规律,为进一步开展设肋短柱研究工作提供了依据.     

四面受火后钢筋混凝土柱的可靠性分析

引入高温后混凝土和钢筋强度折减系数公式,建立了火灾后钢筋混凝土柱的抗力模型和极限状态方程,利用改进的一次二阶矩法计算了不同温度作用后当钢筋混凝土柱承受原设计荷载时的可靠性指标.算例分析表明,不同受火时间对钢筋混凝土轴心受压柱的可靠性有很大的影响,在计算时应给予考虑.分析了柱的截面尺寸、长细比、钢筋和混凝土的强度、配筋率、防火保护层厚度等参数对受火后钢筋混凝土柱可靠性指标的影响.     

火灾后混凝土梁抗剪承载力试验与有限元分析

对一根常温和七根火灾后混凝土梁进行抗剪试验.梁三面受火,采用ISO834标准升温曲线升温2h,待冷却后进行试验.试验主要考虑剪跨比的影响,同时对截面尺寸、受火位置的影响进行了研究.结果表明:火灾(高温)后混凝土梁抗剪承载力降低,刚度下降,极限位移增加;随着剪跨比的增加承载力降低;高温对混凝土受压区影响明显;三面受火状况下,截面高度对高温后混凝土抗剪性能的影响与常温下一致.建议了抗剪承载力有限元计算方法,其结果与试验值吻合较好.     

带粉刷层混凝土试块高温后抗压性能试验及数值模拟

以过火温度和粉刷层厚度等参数为主要研究对象,通过27个带混合砂浆粉刷层的混凝土立方体试块高温作用后的抗压性能试验,并与其热-结构耦合数值计算分析的结果进行对比.研究结果表明:高温作用后混凝土的损伤程度与过火温度、粉刷条件、恒温持时和静置时间等有关;过火温度越高,损伤越严重,抗压强度越低;粉刷层对遭受火灾作用的混凝土结构有较好的保护作用,能有效减少外部能量输入结构;四面受火混凝土试块的温度分布呈环形分布由表面向内部温度逐渐降低,且试块截面4个角部温度最高.     

长大公路隧道火灾温度场分布试验研究

为了掌握长大公路隧道内的火灾行为,提升秦岭特长公路隧道的火灾安全性,进行了火灾时隧道内温度场的纵向、横向分布规律及温度场扩散范围的大比例(1:6)火灾模型试验.模型隧道内径为1.8 m,长100 m.隧道内的风速在10 m/s范围内.试验中设定了3个火灾规模用以模拟实际的隧道火灾场景.试验中隧道内烟流温度通过CAN数据采集系统自动记录.试验结果表明,横向温度分布呈现拱顶最高,拱腰、边墙次之,底部最低的规律.对纵向温度分布而言,火区温度最高,随着远离火区温度逐渐降低.火灾规模及通风速度对温度分布及温度扩散范围具有明显的影响.随着火灾规模的增大,隧道内各点烟流温度及影响范围均增大.而随着通风速度的增大,温度扩散范围增大,火区最高温度降低,隧道内温度分布趋于均匀.此外,根据试验成果对结构防火措施、设备布置方案、火灾时通风风速的设定以及行车距离的限制等给出了合理的建议.     

升降温条件对约束钢梁抗火性能的影响

采用有限元方法对约束钢梁的火灾性能进行模拟,并与试验结果进行比较,在验证仿真模型正确的基础上,研究不同升降温条件下钢梁的火灾响应,分析各参数对钢梁抗火性能的影响。结果表明:升温最高温度Tmax和形状系数Sc越大,升温速率越大,梁的耐火时间越短,变形越大;到达最高温度所用时间Tmax越大,升温越慢,且受火时间越长,变形越大,但相应的耐火时间也增长。短热模型较长冷模型耐火时间长,变形小,对抗火有利。降温段约束梁的挠度均有恢复,但升温时变形越大,降温后的残余变形也越大.     

植筋连接混凝土梁耐火极限计算方法

为定量评估火灾情况下的耐火极限,提出了高温下植筋连接混凝土梁耐火极限预测方法.采用等效截面法,考虑混凝土和钢筋强度在高温下的弱化,对截面进行强度折减,等效为阶梯形截面,结合常温下构件力学性能的简化计算理论及火灾中单根植筋的极限承载力计算公式,提出火灾中植筋混凝土梁耐火极限的计算方法,并与试验值进行对比分析.结果表明,本文公式计算出的植筋构件耐火极限与试验结果能较好地吻合,计算值与试验值的误差都在15%左右,差值一般都在15min以内,可以用该方法进行植筋连接混凝土梁的耐火极限计算.     

玻璃幕墙建筑的火灾特性

为分析幕墙建筑的火灾危险性,借助FDS模拟软件,建立全尺寸双层玻璃幕墙建筑模型,并对低楼层火灾特性进行数值模拟。结果表明:发生火灾时,双层幕墙间温度近似"V"字型分布;随着幕墙间距的增加,幕墙侧面高温点增多,玻璃随机炸裂的危险性急剧增大;随着时间的增加,起火房间的高温点向幕墙转移;起火房间内的CO浓度较高,且高层房间的CO浓度高于低层房间。该结果为幕墙建筑火灾防范提供了理论依据。     

隧道火灾上游烟气温度分布规律的实验研究

隧道一旦发生火灾事故,火源上游蔓延烟气温度的高低决定着司乘人员逃生的危险程度。通过分析在1/20小比例尺寸隧道模型中开展的26种隧道较大火灾规模实验场景所对应的实验数据,研究了不同燃料类型、不同隧道截面尺寸的隧道火灾在不同纵向通风风速工况下对火源上游烟气温度的影响。研究结果表明,隧道宽度和纵向风速对顶棚下方烟气温度最大温升影响不大,而隧道高度对其影响较大;此外火源上游烟气温度随着纵向风速的增大而减小,随着隧道横截面尺寸的增大而增大;最后给出了隧道火灾顶棚下方火源上游烟气无量纲温升与无量纲距离的关系模型。     

水平火灾实验炉试验与模拟分析

基于改进热平衡法,结合天然气燃烧的特点,采用火灾动力学模拟软件(FDS)构建水平火灾实验炉的数值模型,进行混凝土双向板火灾试验模拟研究.结果表明:通过控制燃料的供应速率控制燃烧机的输出热功率,可以实现水平火灾炉升温曲线与ISO 834的标准火灾升温曲线接近,模拟平均炉温与试验平均炉温最终误差为2.2%(22 ℃);水平炉烟道口温度高于平均炉温约87 ℃,与实际火灾实验炉烟道口频繁损坏现象吻合,因此,在实验炉设计中,应提高烟道与炉墙连接区域的设计耐火极限;FDS模拟得到的火灾炉内部及楼板受火面温度场呈不均匀分布,符合火灾实验炉各热电偶测点实测升温曲线不同的规律,温度场数据可用于研究非均匀温度场对混凝土板力学性能的影响.     

火灾条件下混凝土柱温度场的数值模拟分析

采用非线性有限元方法对火灾时混凝土构件的温度场进行了仿真计算，计算结果与试验数据吻合较好，在此基础上计算了多种火灾情况下混凝土受压柱的温度分布情况，为灾后建筑物的检测评定与加固设计提供了一定的依据。     

钢管混凝土叠合柱单面受火性能分析

基于ABAQUS有限元分析平台,对钢管混凝土叠合柱单面受火下的耐火性能进行系统的研究。合理确定钢材和混凝土的热工参数和热力学性能参数,利用热-力耦合分析方法,建立钢管混凝土叠合柱的温度场和力学分析模型;利用现有相关试验数据对模型进行验证,二者符合较好。在此基础上,对钢管混凝土叠合柱单面受火时的温度分布、耐火性能、破坏模态以及钢管与核心混凝土及外部钢筋约束混凝土之间接触性能的变化进行研究,为完善钢管混凝土叠合柱耐火性能分析的理论体系提供基础。     

防火涂料对高强混凝土高温后氯离子渗透性影响

通过5组外包不同厚度防火涂料的C80高强混凝土试块的高温后氯离子渗透试验,研究了氯离子渗透性随涂料厚度的变化情况.试验结果表明:当防火涂料厚度≥30mm时,高温后氯离子渗透性基本不变;当防火涂料厚度为20～25mm时,高温后氯离子渗透性低于常温C50混凝土;当防火涂料厚度为15mm时,高温后氯离子渗透性相对较高.综合考虑后认为,厚度20 mm的防火涂料可同时发挥抑制高强混凝土高温爆裂和降低高温后高强混凝土氯离子渗透性的双重作用.