火灾后型钢混凝土构件抗弯和轴压刚度计算方法

火灾后构件的截面刚度是进行结构内力分析的基础,也是进行火灾后力学性能评估和抗震分析的关键指标。为计算火灾后型钢混凝土柱初始、使用阶段的抗弯和轴压刚度,该文采用火灾后型钢混凝土柱力学性能的有限元分析模型对常用参数范围内影响火灾后型钢混凝土柱初始、使用阶段的抗弯和轴压刚度的参数进行了参数分析。结果表明:升温时间、截面周长和截面含钢率是主要影响因素。在参数分析的基础上,给出了相应的实用计算公式,结果可为型钢混凝土柱火灾后的力学性能分析提供参考。     

部分外包混凝土加固后H型钢柱的轴压性能试验

对普通H型钢框架柱进行部分外包混凝土加固后,形成型钢部分外包混凝土组合柱(PEC柱).通过对2种截面型钢的6根PEC柱试件进行单向轴压试验,分析了3种不同的构造形式下PEC柱的荷载-位移曲线、承载能力、刚度、延性、破坏模式等力学性质.结果表明:PEC组合柱具有较高承载能力和刚度;与另外2种构造形式相比,设置了拉结筋的试件具有更高的承载能力和刚度,可以更好地约束混凝土与型钢的相对滑移,并有效地约束了H型钢翼缘的屈曲,提高了混凝土承载力的贡献效果;在框架柱中设置了拉结筋后,由于在加载过程中柱子的屈服位移增大,极限位移减小,所以其延性有所降低.     

高温(火灾)下T形截面钢管混凝土柱轴压承载力研究

对高温(火灾)下T形截面钢管混凝土柱轴压承载力进行研究,运用截面叠加法对T形截面钢管混凝土柱进行分析,结合有限元数值模拟,得出T形截面柱沿高度方向的位移变化情况,结果表明:火灾前45分钟T形钢管混凝土柱由于钢管裸露受火后承载力迅速下降,因此T形钢管混凝土柱设计时必须考虑涂防火材料;高温火灾环境对T形截面柱的力学性能有较大影响,T形截面柱的轴向压缩变形随温度的升高逐渐增加;随着受火时间的增加,T形柱轴向变形的速度在不断减缓,可认为T形截面钢管混凝土柱在高温火灾下的承载力理论计算值与临界荷载值的差异逐渐减小,该方法通过有限元验证了其正确性。     

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.     

钢-UHPFRC组合加固足尺混凝土T梁抗弯承载性能试验

为恢复地震、爆炸、火灾等极端荷载作用后混凝土T梁桥上部结构的抗弯性能,利用超高性能纤维混凝土(UHPFRC)材料的良好抗弯拉性能改进钢-混凝土组合加固技术,提出钢-UHPFRC组合加固方法。以带损伤的足尺混凝土T梁为试验研究对象,通过抗弯承载性能试验,分析钢-混凝土组合加固和钢-UHPFRC组合加固T梁在正常使用阶段的受力性能和承载能力极限状态下的弯曲破坏模式;基于足尺试验弯曲破坏形态,建立钢-UHPFRC组合加固足尺混凝土T梁抗弯承载力计算图示和简化公式。研究结果表明:钢-UHPFRC组合加固试验梁发生塑性弯曲破坏;跨中横截面变形符合平截面假定,加固部分与原结构之间纵向相对滑移小于0.35mm,加固后试验梁整体工作性能较好,与未加固梁相比,钢-混凝土组合加固T梁抗弯极限承载能力可提高71%;在加固材料质量减轻50%的条件下,钢-UHPFRC组合加固T梁抗弯极限承载能力可提高30%,正常使用阶段其抗弯刚度与钢-混凝土组合加固T梁相近,因此钢-UHPFRC组合加固可提升或恢复混凝土T梁的抗弯承载性能,同时降低加固材料对结构自重的增加;抗弯承载力简化公式计算值与钢-混凝土组合加固T梁和钢-UHPFRC组合加固T梁试验值的比值分别为0.97和0.95,简化公式计算可靠,可用于组合加固后混凝土T梁桥的设计计算。     

CFRP加固火灾后RC梁柱节点抗震性能试验

为评估折线形粘贴碳纤维增强复合材料(CFRP)布加固火灾后钢筋混凝土梁柱节点抗震性能的效果,分别进行未受火、火灾后和CFRP布加固火灾后带正交梁和楼板翼缘的钢筋混凝土梁柱中节点抗震性能的拟静力试验。火灾试验时采用ISO 834标准升温曲线、梁柱节点的受火方式为楼板下方受火,拟静力试验时柱子的轴压比为0.25。基于试验结果,考察火灾高温后CFRP布加固对混凝土梁柱节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性、刚度及滞回耗能的影响。研究结果表明:梁柱节点核心区均发生了剪切破坏;未受火和受火后梁柱节点分别在3/100和4/100位移角时达到最大承载力,该位移角下节点核心区可见最大斜裂缝宽度分别达到2.0、1.9mm;未受火梁柱节点和CFRP布加固后梁柱节点核心区箍筋发生屈服,90min的火灾高温作用会显著降低梁柱节点的抗震性能,受火后梁柱节点的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载和延性系数分别降低了41.3%、18.5%、15.8%和14.8%;节点区折线形粘贴CFRP布加固对受火后混凝土梁柱节点抗震性能的提高有限,加固后梁柱节点的承载力未能恢复至未受火时情况;CFRP布加固火灾后梁柱节点开裂荷载、屈服荷载和极限荷载分别比火灾后未加固梁柱节点提高了16.5%、4.0%和3.4%,比未受火梁柱节点的降低了31.6%、15.2%和12.9%。火灾后钢筋混凝土梁柱节点抗震加固方案及其设计方法还有待进一步深入研究。     

GFRP管约束钢骨混凝土组合短柱轴压试验

目的研究GFRP管约束钢骨混凝土组合短柱在轴压荷载作用下的破坏模式和轴压力学性能,以指导工程实际·方法对7根GFRP管约束钢骨混凝土组合短柱进行轴压试验,研究混凝土强度等级、截面含钢率和截面组合形式对组合短柱的破坏模式和轴压力学性能的影响,得到其荷载位移曲线;采用纤维模型法预测荷载轴向应变曲线.结果短柱内部混凝土均呈45。斜剪切破坏,柱脚钢管发生鼓曲;相同含钢率下,内置工字钢短柱比内置钢管短柱破坏更严重,极限承载力更低;短柱的荷载-位移曲线都呈双线性上升,内置钢管使短柱极限承载能力提升1.44～1.96倍,增大钢管截面尺寸对短柱极限承载力的提升效果最明显.结论内置钢管能更有效提高短柱的极限承载力,采用纤维模型法预测荷载轴向应变曲线时,引入环向极限约束面积比系数ξ,使极限承载力预测误差在5%以内,可为GFRP管约束钢骨混凝土组合构件的非线性分析提供参考.     

轴心受力H型钢PEC组合柱承载能力分析

近年来国内对型钢混凝土组合结构的研究应用已经非常广泛,但就型钢混凝土部分外包组合柱的研究仍较少。为了研究H型钢混凝土组合截面部分外包组合柱(PEC组合柱)的极限承载力、稳定性及刚度,利用有限元ANSYS软件,对3组共18根构件(12根PEC组合柱,6根H型钢柱)进行单向轴心受压模拟试验,观察了试件加载后的变形情况及截面应力云图,提取数据绘制出型钢对混凝土的约束曲线。根据模拟结果分析了试件的强度承载力、稳定性承载力及刚度等力学性能。为了验证模拟的可靠性,选取1 m不同截面的两根PEC组合柱进行轴向加载试验。结果表明:PEC组合柱具有较好的变形能力;PEC组合柱的强度承载能力、稳定性及刚度比单独型钢柱均有提高;混凝土对防止型钢柱的局部屈曲起良好作用;型钢对混凝土的约束能力随型钢的高宽比的减小而增加;试验结果与模拟结果吻合较好,证实了模拟的可靠性。研究为后续的试验研究提供了合理的理论依据和参考。     

方形钢管混凝土叠合柱三面受火后偏压力学性能研究

为研究方形钢管混凝土叠合柱三面受火后的偏压力学性能，合理选取材料本构关系，建立方形钢管混凝土叠合柱三面受火后力学数值模型，对构件三面受火后的破坏形态、承载力-位移曲线、轴力分布进行分析。参考实际工程常用范围，对影响方形钢管混凝土叠合柱三面受火后偏压极限承载力的主要因素进行参数分析。结果表明：方形钢管混凝土叠合柱三面受火后破坏形态为弯曲破坏；受火时间、截面尺寸、长细比、核心面积比、偏心率、截面配筋率对方形钢管混凝土叠合柱三面受火后的偏压极限承载力影响较大。     

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.