高强混凝土柱的耐火极限

编制了高强混凝土柱高温反应的全过程分析程序,程序中近似考虑了高强混凝土的爆裂效应,程序的有效性得到了其他学者试验结果的验证.针对不同轴压比、截面尺寸、配筋率和荷载偏心率共480种工况进行了高强混凝土柱的高温反应分析,揭示了各主要参数对高强混凝土柱耐火极限的影响规律,并与普通混凝土柱的相应结果进行了对比.基于计算结果定量给出了高强混凝土柱耐火极限的简化确定方法.研究结果表明,高温爆裂对高强混凝土柱的耐火极限影响显著;严格控制轴压比和荷载偏心率、保证足够的截面尺寸,是提高高强混凝土轴压柱和偏压柱耐火极限的有效措施.     

配筋钢管混凝土柱抗火性能试验研究

为了提高钢管混凝土柱的抗火性能,在钢管混凝土柱中配置纵向钢筋和箍筋.对3根配筋钢管混凝土柱和1根钢管混凝土柱在恒定轴压荷载、两端简支条件下进行了火灾行为的试验研究.研究了配筋钢管混凝土柱的火灾反应、变形和破坏过程,测量了钢管混凝土柱截面温度场,并分析了钢管和配筋对钢管混凝土柱抗火性能的影响.试验表明,试验柱的破坏形态都是弯曲型,高温下配筋钢管混凝土的钢管退出工作后,由内部的钢筋混凝土圆柱承受荷载,其耐火极限比不配筋的钢管混凝土柱大得多,并且纵向钢筋数量多的配筋钢管混凝土柱,其耐火极限比配筋少的要大.对试验结果分析表明,耐火极限的计算值和试验值符合较好.     

混凝土矩形柱的耐火极限分析及实用计算

采用常温下和高温下混凝土矩形柱的试验结果,验证数值模拟程序RCSSCF的有效性,并分析各主要参数对规定的升温过程下混凝土矩形柱耐火极限的影响规律.针对不同荷载比、计算长度、截面尺寸、荷载偏心率、配筋率和荷载角共9 000种工况,进行四面受火时混凝土矩形柱的高温反应分析.通过对大量计算结果的整理和分析,给出了该类构件耐火极限的实用计算公式.     

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.     

ALC板防护下的方钢管混凝土组合异形柱耐火试验

钢管混凝土柱的耐火性能研究已有相当的基础,但是方钢管混凝土组合异形(SCFRT)柱的防火研究尚属空白.对于SCFRT柱结构,目前不具备既经济又安全的防火涂料合理设计方法,本文采用蒸压轻质加气混凝土(ALC)板进行保护,并对其进行耐火性能试验研究.试验结果表明,采用ALC防火板保护的组合异形柱可满足防火规范中对于一级耐火等级柱构件的耐火极限要求;防火板温度大大滞后于炉膛温度的升高,体现出了ALC板良好的防火性能;异形柱的钢管柱虽截面较小,但其内填混凝土仍具有一定的吸热作用;该防火板外包下,异形柱各单肢柱间形成空腔,空腔对内部柱子有一定隔热保护作用;试验中异形柱和连接板件等结构构件温度均低于角钢连接构件,且一直处于较低温度状态下,结构整体体现出良好的耐火性能.该试验温度测点布置细致,得到异形柱在同一横截面的近似温度分布,为进一步的有限元分析奠定了基础.     

高性能混凝土的耐火性能的分析

高性能混凝土(HPC)通常具有高工作性、高强度、高耐久性及高致密性等特点.然而也由于其高致密性,在当其暴露在急速升温的环境下易爆裂致使构件的承载能力迅速下降.文章对现有的关于高性能混凝土耐火性研究资料进行了综述与分析.包括高温(火)对高性能混凝土强度、变形的影响以及高性能混凝土在高温下的爆裂机理的探讨,最后对高性能混凝土耐火性能研究的发展提出了建议.     

混凝土薄壁箱梁高温冲击模式及时变效应研究

针对混凝土薄壁箱梁的耐火性能,综合考虑火灾高温下影响钢筋混凝土结构性能的多种参数,密度、导热系数、比热容以及混凝土的初始湿度,给出含有潜热函数的高温冲击模式,利用数值模拟程序分析了火灾高温下混凝土薄壁箱梁的温度分布,研究了荷载比、保护层厚度对ISO834标准火灾升温过程中混凝土薄壁箱梁变形的时变效应规律.研究表明:保护层厚度、荷载比和火灾时间对混凝土薄壁箱梁挠度影响较大;增加混凝土保护层厚度,可有效提高火灾下混凝土薄壁箱梁抵抗竖向变形的能力,并且保护层厚度与挠度之间保持非线性关系;挠度随荷载比的提高呈非线性增长趋势;火灾时间越长,挠度递增幅度越大.     

火灾后柱式桥墩剩余承载性能安全评价

为评估柱式桥墩遭遇火灾后的安全性能,给火灾后的维修加固提供理论依据,分析了火灾后柱式桥墩的剩余承载能力,并建立其剩余承载性能安全评价指标。以高4 m、直径1.2 m的柱式桥墩为研究对象,建立其经历最高温度、受火位置和受火高度相互耦合的火灾场景数据库。根据桥梁遭遇火灾后柱式桥墩的实际爆裂特征,提出混凝土的高温爆裂"三级指标"。采用ANSYS有限元软件分析经历不同火灾场景后考虑混凝土爆裂的轴心受压柱式桥墩的荷载-轴向位移曲线,以及偏心受压柱式桥墩的荷载-横向位移曲线,从而得到极限承载能力的衰退曲线。在此基础上,建立了火灾后柱式桥墩的"四级损伤"指标。研究结果表明:柱式桥墩经历最高温度越高,剩余承载能力越小;双侧受火柱式桥墩的剩余承载能力显著小于单侧受火柱式桥墩。全墩高受火偏心受压柱式桥墩剩余承载能力远小于1/2墩高受火。在经历相同火灾场景后,偏心受压柱式桥墩的极限承载能力比轴心受压柱式桥墩衰退更快,偏心受压柱式桥墩较轴心受压柱式桥墩损伤等级更高,双侧全墩高受火偏心受压柱式桥墩最高温度为600℃时达到Ⅳ级损伤,而经历相同火灾场景后的轴心受压柱式桥墩仅为Ⅱ级损伤。     

高温下钢筋和混凝土强度随机性对柱耐火极限的影响

引入具有不同概率水平的钢筋/混凝土相对高温强度——温度关系,在其他参数一定的情况下,通过大量计算分析,揭示了钢筋/混凝土相对高温强度的随机性对柱耐火极限的影响趋势。研究结果表明：①直接选用钢筋/混凝土相对高温强度随温度变化的均值曲线进行计算,可近似得到柱耐火极限的均值;②钢筋/混凝土相对高温强度的变异系数的变化范围和最大值明显大于柱耐火极限的变异系数;③随着荷载偏心率增加,钢筋相对屈服强度随温度变化的随机性对柱耐火极限的影响不断增强,而混凝土棱柱体相对抗压强度随温度变化的随机性对柱耐火极限的影响却不断减弱;④柱耐火极限服从正态分布。     

混凝土结构抗火研究综述与建议

为了促进混凝土结构抗火研究的发展,从火灾温度场发展过程、混凝土结构抗火性能与抗火设计、火灾后结构损伤评估与加固修复、混凝土结构抗火性能提高方法等4个方面出发,总结混凝土结构抗火研究成果,指出研究中存在的问题并展望了其发展趋势。从空气、结构温度场2个方面归纳了火灾温度场研究方法,总结不同参数对混凝土材料、构件、结构高温性能的影响规律,分析现有混凝土结构抗火设计方法的应用以及其优点和不足,梳理火灾后结构损伤评估流程,分析火灾后实际工程损伤评估与加固修复案例,并对现有火灾后结构损伤检测和维修加固方法进行总结,最后,从材料及构造2个方面总结提高混凝土结构抗火性能的方法。研究表明:高温下混凝土结构力学性能劣化严重,掺加纤维、调整原材料配合比和应用合理构造措施可提高混凝土结构抗火性能,掺聚丙烯纤维可有效避免高性能混凝土高温爆裂。后续应重点研究高温下大空间混凝土结构温度场分布,材料高温性能随机性对混凝土构件力学性能的影响规律,不同温度-荷载路径及反复升降温对结构和构件高温性能的影响,科学的混凝土结构火灾损伤评估体系,结构抗火可靠度设计理论研究和高性能混凝土结构抗火设计方法等方面。     

混凝土组合柱高温后轴压性能试验研究

针对RPC(活性粉末混凝土)管-混凝土组合柱(CFRT)这一新型组合结构的抗火性能开展试验研究.采用高温试验炉对7个大尺寸CFRT短柱进行升温试验及高温后的轴压试验，试验参数包括控制温度、配箍率和配箍方式.结果表明，CFRT高温下未发生爆裂现象；高温后的轴压承载力和刚度随试验温度的提高而降低，但具有相对较高的残余承载力；提高配箍率和采用双层配箍方式，有利于改善CFRT高温后的抗压性能；与已有的普通钢筋混凝土约束柱抗火试验结果相比较，CFRT具有更高的残余承载力比.CFRT具有优异的抗火性能.     

高温下C65混凝土力学性能试验研究

为研究高强混凝土的抗高温性能,研究了C65混凝土在高温下的力学性能,利用高温下混凝土加载试验设备,对C65混凝土分别进行了常温20 ℃、300 ℃、400 ℃、500 ℃、600 ℃、800 ℃高温试验,并对各温度下的高强混凝土进行了单轴压力学性能试验。分析了高温后混凝土外观特征,测得了高温下混凝土的单轴抗压强度,系统地分析了高温对高强混凝土力学性能的影响。结论表明:随温度的提高,高强混凝土的单轴抗压强度总体呈逐渐降低的趋势,并具有一定规律性。这些结论可以为高强混凝土结构抗火性能的研究提供理论依据。     

混杂纤维对高性能混凝土高温性能的影响

针对高性能混凝土的防火、抗爆裂性能低的特点，采用低熔点（聚丙烯纤维）及高熔点纤维（钢纤维）混杂的方法，对高性能混凝土高温性能（抗折强度、抗压强度及劈裂抗拉强度，抗爆裂性能）进行改善．研究表明，800℃时，混杂纤维混凝土的抗折强度剩余率约15％，明显高于基准混凝土的抗折强度剩余率（约6％）；抗压强度剩余率约15％，与基准混凝土的强度剩余率相当（约15％）；劈裂抗拉强度剩余率约20％，明显高于基准混凝土的抗折强度剩余率（约10％）．另外混杂纤维明显提高了混凝土的抗爆裂性能，同时分析了混杂纤维改善高性能混凝土高温性能的作用机理．     

高温下自密实混凝土强度和变形性能试验研究

进行了不同温度下自密实混凝土、掺加聚丙烯纤维的自密实混凝土、高强混凝土的抗压强度及应力-应变曲线的非持荷试验研究,分析了抗压强度、应力-应变关系随温度的发展变化规律,基于试验结果给出了相应的应力-应变曲线方程,并与普通混凝土、高强、高性能混凝土研究成果进行了对比分析.为高温下自密实混凝土本构模型的建立奠定了基础,也为自密实混凝土结构的设计和分析提供了试验依据.     

自秘实方圆钢管混凝土四肢格构柱拟静力试验对比研究

通过对2个自密实方钢管混凝土格构柱模型和1个自密实圆钢管混凝土格构柱模型在恒定竖向荷载作用下的水平低周反复试验,研究了试件在低周反复水平荷载作用下的破坏形态和抗震性能,给出了试件在反复荷栽作用下的滞回曲线和延性系数．试验结果表明,3个自密实钢管混凝土格构柱构件的破坏形态基本一致,表现为最终缀管与柱肢连接处的柱肢被撕裂,说明缀管与肢柱的焊接连接处是构件的薄弱位置;滞回分析表明,圆钢管混凝土格构柱比方钢管混凝土格构柱具有更高的抗震能力．     

CFRP加固高温后圆钢管混凝土结构轴压力学性能分析

在恒定高温作用后,对12个圆钢管混凝土短柱试件进行CFRP加固后的轴压力学性能分析.通过轴压承载力试验,研究了不同恒温及不同约束效应系数时CFRP-圆钢管-混凝土结构的轴压力学性能和变化规律.试验数据对比分析表明,高温作用后的圆钢管混凝土承载力和弹性模量随温度升高而降低,采用CFRP加固的高温受损构件力学性能明显得到改善.在综合分析基础上,利用简化公式计算的结果与试验分析结果吻合较好.     

变速率加载下有侧压混凝土强度和变形特性

利用大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室最新研制和改造的大型混凝土静、动三轴试验系统 ,进行了 6 4块普通混凝土试块在 4种常定侧应力等级和 4个数量级加载速率的混凝土双轴压试验 .系统地探讨了有侧应力作用时 ,混凝土在不同加载速率下的受压变形和强度特性 .在此基础上 ,建立了以应变和八面体应力空间表示的有恒定侧压混凝土在不同加载速率下的破坏准则 ,为地震区的混凝土结构、海上混凝土采油平台和核防御壳等结构受动态双轴压组合荷载作用的分析奠定了可靠的基础 .     

火灾作用下长期服役与新浇筑混凝土梁爆裂性能比较

对比分析了新浇筑钢筋混凝土梁和长期服役的钢筋混凝土梁火灾破坏特征和力学行为。试验采用恒载升温模式,并使用孔隙压力测量装置和非接触式光学应变采集仪获取了火灾下梁试件的孔隙压力、位移和应变发展等相关数据。试验结果表明,新浇筑钢筋混凝土梁的爆裂程度取决于混凝土含水量。由于环境作用,长期服役的钢筋混凝土梁含水量较低,其爆裂程度远小于新浇筑试件。然而,自然碳化造成长期服役钢筋混凝土梁强度降低,且存在较多微细裂缝,导致内部钢筋在火灾高温下失去隔热保护,从而使受力钢筋高温失效,混凝土梁发生脆性开裂。另外,在火灾高温和拉应力共同作用下,钢筋混凝土梁爆裂时机提前,而孔隙水压力峰值相应降低。     

钢管高强混凝土柱的力学性能Ⅱ.长柱和偏压柱的力学性能

报导了钢管高强混凝土长柱和偏压柱力学性能试验的结果。研究表明，钢管高强混凝土长柱的承载能力和极限变形率随长细比Le／D的增大而下降。钢管高强混凝土偏压柱在相同的长细比下。随着偏心率的增加，试件的承载能力降低，纵向位移率降低。最后给出了钢管超高强混凝土长柱和偏压柱承载能力计算公式。