火灾后钢-混凝土组合梁承载能力评价方法

针对钢-混凝土组合梁遭遇火灾后的安全问题,采用火灾场景反演方法和火灾高温场推定方法,建立了火灾后钢-混凝土组合梁的安全评价方法.以三跨钢-混凝土组合连续梁为研究对象,首先,根据遭遇火灾后的现状反演桥梁纵向受火位置、受火长度和空间受火位置,构建火灾场景数据库.其次,通过火灾后钢-混凝土组合连续梁外观特征推测桥梁遭遇火灾时...     

火灾对钢筋混凝土柱频率影响的理论分析与试验研究

为分析研究火灾对钢筋混凝土柱振动频率的影响,通过火灾后钢筋混凝土柱材料力学性能的改变,建立与振动频率的关系,推导了钢筋混凝土柱振动频率与受火时间的关系式。并设计制作了2根钢筋混凝土柱,分别在受火前后进行动力试验,测量前两阶频率,分析数据变化。结果表明,钢筋混凝土柱受火后一阶和二阶振动频率均出现明显降低,与推导的关系式相适应。     

火灾后混凝土短柱的滞回性能和损伤评定

基于7根明火加热后钢筋混凝土短柱和1根未受火的对比试件的拟静力试验结果,分析受火时间、轴压比和剪跨比对火灾后钢筋混凝土短柱滞回性能的影响情况.结合强度退化分析各试件的损伤发展过程,采用Park损伤模型对受火后短柱和未受火的对比试件的抗震性能进行损伤评定,提出一种能反映火灾高温对柱式构件抗震性能损伤影响加大的评价指标.研究结果表明:火灾后钢筋混凝土短柱在低周往复荷载作用下的滞回曲线和滞回规则与未受火对比件的相似,但受火后滞回环的稳定性较未受火的差;钢筋混凝土短柱的累积滞回耗能随着受火时间的增加,轴压比的减小,以及剪跨比的减小而减小;同一位移角下的强度退化随着受火时间的增加,轴压比的增大,以及剪跨比的增大而加快.此外,Park损伤评价模型对受火前后钢筋混凝土短柱的抗震性能损伤指数均存在超前估计的不足.     

三面受火后混凝土短柱受剪承载力的数值计算

基于有限元软件ABAQUS建立火灾后混凝土短柱推覆过程的数值分析模型,并对火灾后7根混凝土短柱的试验结果进行模拟分析,建议模型分析参数.分析水平力方向、受火时间、轴压比、剪跨比、截面尺寸、箍筋间距对三面受火后混凝土短柱受剪承载力的影响规律.基于自编的有限元程序计算三面受火后混凝土截面抗压强度的平均折减系数,提出三面受火后混凝土柱受剪承载力的实用计算方法.研究结果表明:数值模型对火灾后混凝土短柱受剪承载力的预测较准.     

受火温度和时间对喷水冷却后混凝土剩余抗压强度的影响

通过对不同受火温度和时间喷水冷却后混凝土试块剩余抗压强度的试验研究,得到高温后混凝土试块的受压破坏特征和混凝土剩余抗压强度与受火温度和受火时间的耦合关系.研究结果表明:随着受火温度的升高和受火时间的增加,喷水冷却后混凝土剩余抗压强度整体上呈逐步降低的趋势;但在受火温度较低(θ≤500℃)或受火时间t较短(t≤100 min)时,混凝土剩余抗压强度反而有所上升,分析其原因为在较低受火温度或较短受火时间作用时,适当的高温促进了混凝土内部未水化的水泥熟料进一步水化完全,此时高温对混凝土强度的有利作用大于其分解、变形不协调等不利作用.试验建立高温后混凝土剩余抗压强度与受火温度和受火时间的计算公式,并根据抗压强度的损失比例大小对火灾的大小进行评价,将火灾分为大火((θ-20)·t·(φ)＞ 110 000)、中火(90 000＜(θ20)·t·(φ)≤110 000)和小火((θ-20)·t·φ≤90 000) 3种类型.     

基于FDS的真实火灾下钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能

为揭示钢管约束钢筋混凝土(steel tubed reinforced concrete, STRC)柱在真实火灾作用下的抗火性能,采用火灾动力学模拟(fire dynamics simulator, FDS)软件获取宿舍和教室场景下的真实火灾曲线,建立Abaqus模型对圆形STRC柱进行温度场和耐火极限有限元分析,获取真实火灾场景下温度曲线、载荷比、截面直径、长细比等参数对STRC柱耐火性能的影响.结果表明：真实火灾场景下STRC柱的变形受力性能与标准火灾场景下类似,耐火极限分别与载荷比和长细比成反比,与截面直径成正比.根据研究结果,建议采用真实火灾曲线对STRC柱进行精细化抗火设计,在工程所需的耐火极限范围内,可出于安全需要,基于等效爆火时间采用标准火灾曲线进行构件抗火设计.     

钢筋混凝土结构的抗火设计及火灾后修复加固

对钢筋混凝土结构抗火性能的研究,给安全疏散和火灾扑救提供理论支持并具有一定的现实指导意义.同时,钢筋混凝土柱的抗火性能的研究也能为钢管混凝土柱、钢骨混凝土柱等其他新型组合结构柱的抗火性能的研究打下坚实的基础.     

恒压荷载下混凝土柱高温性能测试方法

混凝土构件在火灾中的高温耐火性能对建筑结构的安全性具有重要意义.根据混凝土柱构件在火灾中承受恒压荷载和高温双重作用的特征,设计出一种混凝土柱高温性能测试方法:将混凝土柱置于恒压荷载下,对其进行加热并恒温,测试加热至不同温度的混凝土构件的性能变化.根据混凝土柱在加热过程中的初始爆裂温度、高温后的爆裂程度、裂缝形态和力学性能等指标,评价其高温耐火性能.通过对3组高强混凝土棱柱体进行测试,结果表明:该方法能反映出受压混凝土柱构件的耐火性能,并且具有对测试仪器要求不高、测试方法简便和结果可靠的特点.     

火灾后和加固后型钢混凝土柱的力学性能分析

为计算火灾后及修复加固后型钢混凝土柱的承载能力和抗弯刚度,该文基于结构受火和受力的连续性,提出了火灾后和加固后型钢混凝土(SRC)柱力学性能的分析流程,采用有限元方法建立了相应的分析模型;并以某受火后的型钢混凝土柱为例,对比分析了火灾前、火灾后和加固后型钢混凝土柱的承载能力和抗弯刚度,获得了使用阶段抗弯刚度和不同轴向荷载比下截面极限抗弯承载力火灾后的损失率和加固后的提高率;在轴向荷载比为0～0.4时,其截面极限抗弯承载力的损失率和提高率分别为4.1%～6.4%和3.9%～9.1%。该文的分析流程和方法可为该类结构火灾后和加固后的力学性能分析提供参考。     

钢-混组合梁的火灾试验及剩余承载力

完成了3根试验梁的火灾试验,测试了钢-混组合梁受火时的温度场、挠度变形和裂缝分布情况,并对受火后的3根试验梁分别展开静载试验,实测了其剩余承载力和破坏形态.基于高温后混凝土强度表达式和温度场分布函数,推导出高温后的混凝土受压区高度计算公式.结果表明,恒载作用下,3根试验梁的竖向挠度随受火时间的增长而明显增加.简支T梁和箱梁的顶板混凝土未见明显裂缝,连续箱梁负弯矩区的顶板混凝土出现数条横向贯通裂缝,裂缝宽度随构件受火时间的增长而增大.箱梁的混凝土顶板温度上升较慢,其耐火性能优于T梁.所提的剩余承载力计算方法具有良好的精度.     

火灾后加劲型方钢管混凝土柱轴压力学性能研究

目的 对火灾后加劲型钢管混凝土柱轴压性能及受力全过程工作机理进行研究.方法 通过借助相关文献中的试验进行有限元模型验证后,利用有限元软件ABAQUS对试件变形形态进行分析,研究受火时间、加劲肋厚度以及钢材屈服强度对试件承载力的影响.结果 常温下普通钢管混凝土柱以及火灾前后加劲型钢管混凝土柱在轴向荷载作用下均表现为中部鼓...     

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.     

矿渣高性能混凝土剪力墙火灾反应试验研究

针对 3榀矿渣高性能混凝土剪力墙模型在预加轴向压力 (轴压比约为 0 .2 )作用下的火灾试验 ,研究了持荷状态下剪力墙的火灾反应与抗火性能 .通过温度 -变形曲线、温度 -压力曲线和温度场的试验研究与对比分析 ,得出了不同迎火面温度、不同受火时间、有无外掺聚丙烯纤维的矿渣高性能混凝土剪力墙的火灾反应特点 ,研究了矿渣高性能混凝土剪力墙的抗火性能 .在火灾作用下 ,高性能混凝土剪力墙表面虽然会发生龟裂、起皮和局部爆裂等现象 ,但仍具有较好的整体性、稳定性和隔热性 ;加入聚丙烯纤维可在一定程度上改善高性能混凝土剪力墙的抗火性能     

火灾后钢框架内填钢板剪力墙抗震性能分析

为明确钢板剪力墙火灾作用后的抗震性能,利用经试验验证的ANSYS有限元模型分析火灾后钢板墙在低周反复荷载作用下的滞回性能.进一步分析受火方式和受火时间对火灾后钢板剪力墙抗震性能的影响.研究结果表明:火灾后钢板墙的滞回曲线形状与常温下相似呈梭形,都较为饱满,但是滞回环面积明显减少,屈服荷载和极限承载力大幅下降,其抗震性能明显降低;通过本文的研究可为火灾后钢板剪力墙的损伤评估和抗震加固提供参考.     

火灾下钢管混凝土叠合柱温度场分布规律研究

应用有限元软件ANSYS对钢管混凝土（CFST）叠合柱在火灾条件下的温度场分布进行模拟计算,通过在CFST叠合柱表面建立表面效应单元,并建立温度节点模拟火源点,通过效应单元建立火源与柱之间的热量传递;在此基础之上,进一步分析受火时间、受火面、钢管厚度截面尺寸及位置系数等因素对柱截面温度场的影响规律,为进一步分析高温下CFST叠合柱的温度场分布规律及力学性能提供参考。     

火灾后预应力混凝土连续板力学性能试验与分析

完成了7块火灾后两跨无黏结预应力混凝土单向连续板受力性能试验.基于试验结果,拟合出火灾后预应力混凝土连续板中无黏结筋剩余应力、极限应力的计算公式,提出了火灾后预应力混凝土连续板正截面承载力计算公式.根据火灾下温度场分布沿板厚方向将截面分条带,引入火灾后钢筋、混凝土本构关系,基于截面轴力、弯矩平衡,获得了火灾下预应力混凝土板任意截面的弯矩-曲率关系全曲线.基于支座变形协调方程,可用割线刚度法对支座反力进行迭代求解,计算板在外荷载(曲率荷载)与支座反力共同作用下的弯矩、挠度和支座位移,进而对截面曲率积分可求得连续板的变形.试验结果表明:初始有效应力越高、受火时间越长,火灾后连续板预应力钢丝应力损失越严重;保护层厚度越小、受火时间越长、荷载水平越大,火灾后板跨中截面承载力降低幅度越大;受火时间越长、荷载水平越大,板中支座截面承载力降低幅度越大.     

高温后钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为研究高温后混凝土框架的抗震性能,设计了2个强梁弱柱框架和2个强柱弱梁框架,预先对其中2个框架进行明火升温试验,然后对所有试件进行低周往复加载试验.考察了各榀框架的破坏模式、荷载-位移关系、承载力、变形能力、刚度和耗能能力与高温和梁柱尺寸等因素的关系.试验结果表明:受火后混凝土框架的承载力和耗能能力有所降低,强梁弱柱型框架的承载力下降更为明显,且屈服位移增大,极限位移减小;受火后混凝土框架的塑性铰出现顺序改变为柱底—梁端—柱顶,柱端更容易出现塑性铰.常温下强柱弱梁型(破坏形态为梁端先出现塑性铰)框架在火灾后可能转化为"强梁弱柱"型破坏.     

考虑火灾影响的钢材双曲面模型及力学分析

通过对现有试验数据的总结,研究了过火后钢材的弹性模量、屈服强度、极限强度、断后延伸率、屈服平台结束时刻的切线模量等重要参数的变化规律;考察了过火温度、冷却方式等因素对钢材弹塑性力学行为的影响,并构建了考虑火灾影响的钢材双曲面本构模型;通过对过火后钢桥墩的弹塑性力学行为进行分析,研究了火灾后结构承载能力的变化.结果表明:钢材在超过500℃的高温冷却后各力学参数均呈现下降趋势,且离散性特别大;受火后钢材塑性耗能和承载能力大幅下降,自然冷却条件下钢材残余承载力比浸水冷却更低;钢桥墩受火冷却后承载能力下降明显,最大可下降50%以上.     

土体约束对桩柱式桥墩塑性铰长度的影响

采用经过试验验证的建模方法,建立了常规桩柱式简支梁桥的单墩数值计算模型,系统分析了土体约束作用对桩柱式桥墩整体延性性能、不同延性水平下桩身的曲率分布规律以及等效塑性铰长度的影响.结果表明:土体约束作用会显著增大桩柱式桥墩的截面破坏曲率,提高桥墩的水平承载力和位移延性系数,并显著减小桩身塑性区域长度和等效塑性铰长度,同时,桩身等效塑性铰长度还会随着位移延性系数的增大而显著减小.     

火灾后钢筋混凝土连续梁力学性能的计算分析

为研究火灾后钢筋混凝土连续梁力学性能,对已有试验结果进行理论分析,并提出计算火灾后构件力学性能简化算法.试验设置1根受火梁及1根对比梁,依据ISO834标准升温曲线对受火梁开展升温试验,静置后,进行受火梁及对比梁常温静载试验.根据实际升温曲线,利用有限元软件对受火梁温度场进行计算,结合常温及火灾损伤后材料力学性能,分析出截面弯矩曲率关系,得出截面抗弯刚度,继而计算出受火连续梁及对比连续梁的弯矩及位移.结果表明:当截面受压区直接受火时,刚度及承载力都有较大降低,其中刚度下降更加显著,当截面受拉区直接受火时,刚度及承载力变化较小;受火梁与对比梁相比,梁弯矩明显更多地向加载点分配,最终导致梁出铰顺序不同,随着荷载增加,常温梁中支座先屈服,继而加载点截面屈服,而受火梁加载点截面先于中支座截面屈服.计算结果与试验结果吻合较好,同时对比分析了传统的计算连续梁的方法,表明其不适用于预测火灾后损伤的连续梁力学性能.