双面受火钢骨-方钢管混凝土柱的温度场分析

研究相邻两面受火情况下钢骨-方钢管混凝土柱截面温度场分布,设计了钢骨-方钢管柱在ISO-834标准升温情况下的温度场试验,运用有限元分析软件ANSYS建立模型,与试验结果比较,验证模型和计算程序的可靠性.研究表明,与四面受火下截面温度分布形式相比,相邻两面受火下截面温度整体偏低,材料损伤相对较轻,但截面温度近似沿对角线对称分布,这种分布会导致初始挠度与附加的偏心距.在工程常用范围内,分析了多个参数对钢骨-方钢管混凝土截面温度场的影响规律,结果表明,升温时间和截面边长对截面温度场分布影响较大.研究可为相邻两面受火情况下钢骨-方钢管混凝土柱的设计和耐火性能分析提供理论基础.     

钢管混凝土柱耐火极限的计算分析

利用有限元方法,在时间域上对火灾下钢管混凝土柱力学性能进行了全过程分析,考虑了火灾作用时间对构件的损伤累积作用,并编制非线性有限元程序NFACFST.利用该程序计算了ISO-834标准升温曲线作用下钢管混凝土柱的耐火极限tR,与以往国内外试验结果进行比较,二者符合较好.在此基础上,对圆形和矩形钢管混凝土柱耐火极限进行了参数分析,选用的参数包括轴压比n、截面边长D、含钢率α、长细比λ等.本文提供的火灾作用下钢管混凝土柱全过程分析方法,可为更合理地进行钢管混凝土柱的抗火设计提供参考.     

火灾后方钢管钢筋混凝土短柱承载力分析

在确定了ISO-834标准火灾作用后钢材和混凝土应力应变关系的基础上,首先利用ABAQUS有限元软件建立火灾作用后方钢管钢筋混凝土短柱温度场及力学分析模型,计算结果得到以往试验结果验证。然后分析了截面边长、配筋率、受火时间、含钢率、材料强度等参数对火灾作用后钢管钢筋混凝土短柱承载力的影响规律,结果表明,受火时间、截面边长是影响其承载力的主要因素。最后提出了火灾作用后方钢管钢筋混凝土短柱承载力的理论公式,为其灾后修复和加固提供参考。     

火灾下FRP筋混凝土柱性能

为了深入了解FRP筋混凝土柱的抗火性能.采用有限元方法分析了火灾作用下FRP筋混凝土柱的温度场和力学性能.研究结果表明,通过减小配筋率或增大截面尺寸可以提高柱的抗火性能,存在一个最佳保护层厚度使柱的抗火性能达到最佳.通过对结果进行分析,拟合出关于配筋率和截面尺寸的耐火时间公式.通过与已有试验对比,验证了该有限元模型的有效性.     

离心钢管混凝土短柱火灾下与火灾后的极限承载力

针对离心钢管混凝土结构抗火设计、火灾中受损评价以及修复等有关问题，通过对钢材与混凝土高温下与高温后的应力应变关系的分析，建立了离心钢管混凝土短柱四面均匀受火及其火灾后的有限元分析计算模型，进行了火灾下与火灾后荷载 变形关系曲线全过程分析，结合离心钢管混凝土结构的常温极限承载力表达式，提出了ISO-384标准升温曲线作用下和作用火灾后轴压构件的极限承载力简化计算公式.研究表明，短柱在火灾下与火灾后的极限承载力随升温时间的增加而剧减，承载力与温度场的分布基本上成线性关系.     

三面受火小偏压SRC柱耐火极限试验

由于所处位置不同,结构中的柱有可能处于非四面均匀受火状态,受火边界的差异将导致柱耐火性能存在一定的差异.为认识三面受火型钢混凝土(SRC)柱的耐火性能,进行了两根ISO-834标准火灾作用下、三面受火(受拉侧不受火)SRC柱在小偏心荷载作用下的耐火极限试验,观察了试件破坏过程,获取了截面温度场分布、轴向变形-时间关系曲线、侧向变形-时间关系曲线及构件的耐火极限,分析了有关规律及机理.试验结果表明,混凝土爆裂(崩落)对截面温度场及构件耐火极限均有影响;荷载比和偏心率是影响高温下SRC偏压构件变形特征及耐火极限的重要因素.试验结果可供三面受火SRC柱耐火设计参考.     

四面均匀受火下圆钢管混凝土温度场非线性分析

在合理确定混凝土和钢材热工参数的基础上,根据四面均匀受火下圆钢管混凝土离散体积单元的能量平衡建立有限差分平衡方程,采用放大混凝土比热的办法考虑混凝土中自由水、结合水的物理化学反应对混凝土温度场的影响.通过编制四面受火下圆钢管混凝土截面温度场非线性有限差分程序,并结合火灾下钢管混凝土柱温度场的试验结果,合理确定了钢管表面热传递系数和混凝土比热放大系数.结果表明,四面均匀受火下钢管混凝土柱温度场的计算结果与试验结果符合较好.本文的研究工作可为火灾下圆钢管混凝土柱非线性有限元分析创造条件.     

基于升降温全曲线的钢筋混凝土梁温度场分析

文章基于ISO834标准升降温全曲线,运用ABAQUS非线性有限元分析软件,以钢筋混凝土矩形截面梁为例,进行了单面、三面及四面受火工况下的梁截面温度场分析,得出了梁截面不同观测点的温度随标准升降温全曲线的变化规律。结果表明:由于混凝土的热惰性,越靠近受火面温度变化梯度越显著,除直接受火的截面边界之外,截面内部的升温出现不同程度的滞后现象,离受火面距离越远,滞后时间越长;钢筋混凝土梁经历升降温全过程后,梁截面各点经历的升温峰值温度不同,达到升温温度峰值的时间也不同,越远离受火面越滞后;在受火面停止升温进入降温阶段时,截面内部可能还处在升温阶段,形成了钢筋混凝土梁在受火面升温时其外部受火面温度高于截面内部温度,而在受火面停止升温进入降温段时,截面内部温度存在高于外部温度的情况,此现象在分析受火灾作用钢筋混凝土梁的承载性能时应加以考虑。     

方形截面钢管混凝土温度场的非线性有限元分析

在合理的确定了火灾情况下钢管混凝土表面温度的基础上,利用有限元法计算方截面钢管混凝土在高温作用下的温度场,计算结果与试验结果吻合良好,并考虑了不同保护层厚度（混凝土和防火涂料）及不同钢管尺寸对方截面钢管混凝土温度场的影响,从而为进一步研究钢管混凝土的耐火极限和高温下的力学性能创造了条件。     

柱端不同约束H型截面钢柱抗火性能研究

为探讨火灾作用下裸露H型截面钢柱的抗火性能和破坏模式,对2根不同柱端约束的H型截面钢柱在相同荷载水平作用下的抗火性能进行试验研究。采用自行研制的柱炉对试件进行模拟火灾试验,试验升温曲线很好地模拟了火灾燃烧特点,试验中测得了钢柱的变形曲线和温度分布。结果表明:在火灾作用下,裸露钢柱在较高温度下具有较好的抗火能力,增强柱端约束可以提高其抗火性能。     

Effect of contact thermal resistance on temperature distributions of concrete-filled steel tubes in fire

To predicate the temperature distribution of concrete-filled steel tubes(CFSTs) being exposure to fire,a finite element analysis model was developed using a finite element package,ANSYS.A suggested value of contact thermal resistance was therefore proposed with the supporting of massive numbers of collected test data.Parametric analysis was conducted subsequently towards the cross-sectional temperature distribution of CFST columns in four-side fire,in which the exposure time,width of the cross section,steel ratio were taken into account with considering contact thermal resistance.It was found that contact thermal resistance has little effect on the overall temperature regulation with the exposure time,the width of cross-section or the change of steel ratio.However,great temperature dropping at the concrete adjacent to the contact interface,and gentle temperature increase at steel tube,exist if considering contact thermal resistance.The results of the study are expected to provide theoretical basis for the fire resistance behavior and design of the CFST columns being exposure to fire.     

钢管混凝土柱耐火保护层厚度的计算

根据热传导方程建立了钢管混凝土柱耐火保护层厚度计算的理论模型,并编制了程序。当给定裸钢管混凝土耐火时间和临界温度时,即可求出达规定耐火时间所需的保护层厚度,通过大量计算,得到了保护层厚度的简化计算公式。     

基于ANSYS的钢管混凝土拱桥吊杆受火力学性能研究

高温下钢管混凝土拱桥力学性能易发生变化而丧失承载力。为对探求合理的防火设计方法提供支持,运用ANSYS热分析模型开展钢管混凝土拱桥吊杆受火力学性能研究。通过数值模拟与试验数据对比验证ANSYS热分析模型的合理性,在此基础上分析吊杆受火对钢管混凝土拱桥桥面、拱肋线形及吊杆内力影响。研究表明:吊杆受火对距其30 m以内的桥面变形及吊杆轴力影响较大。本文研究可为此类桥梁防火设计及灾后修复提供借鉴与参考。     

端部约束钢管混凝土柱耐火性能及抗火设计方法

为了给钢管混凝土柱的抗火设计提供有效方法,利用梁单元建立了端部约束钢管混凝土柱耐火性能分析的有限元计算模型。利用上述模型,考虑转动约束、轴向约束以及偏心距的影响,对火灾下端部约束钢管混凝土柱的计算长度系数和稳定系数等进行了系统的参数研究。最后,提出了端部约束钢管混凝土柱的抗火计算方法。     

高温后方钢管混凝土双向偏压构件试验

为了更好地对高温作用后钢管混凝土的残余力学性能进行评估(特别是双向偏心构件的力学性能),为制订火灾作用后钢管混凝土的残余力学性能鉴定标准积累素材.笔者对恒高温作用后方钢管混凝土双向偏压构件的力学性能进行了15个试件的试验研究,设计了专用的双向偏心受压加载装置,并对影响构件残余力学性能的因素进行了试验分析.研究发现,高温后方钢管混凝土双向偏压构件仍有较高承载力,较好的延性,影响承载力的主要因素是温度.     

钢管混凝土拱肋截面温度场模拟分析

以钢管混凝土拱桥拱肋截面的温度场为分析对象,以热传导理论结合有限元通用程序ANSYS进行数值分析。分析钢管截面尺寸,混凝土浇筑温度等参数对钢管混凝土浇筑初期的截面温度分布的影响。为便于分析,切实模拟,做出了适当的假定,采取了合适的分析参数。分析方法可以推广到实际工程,并为实际工程的理论分析提供参考。     

风口非对称布置排烟隧道耦合烟控参数CFD寻优分析

以上海某长大越江公路隧道为背景,针对三个大尺度风口非对称布置在火源两侧的特殊情况,借助经模型实验验证的CFD模拟,详细分析多种纵向风速、排烟量组合下,风口风量分配、排烟温度、烟气水平扩散距离等物理量的变化.进一步提出热烟气水平扩散不超过火源附近3个风口范围以及排烟量最小的排烟优化设计思路.借助CFD模拟通过反复计算比较,得到不同火灾热释放速率、隧道坡度、坡向变化下优化耦合烟控参数,并将优化结果整理得到适用于工程应用的无量纲准则关联式.     

复合胶凝材料钢管混凝土拱肋水化过程截面温度场试验及数值模拟分析

针对复合胶凝材料钢管混凝土拱肋水化过程,对混凝土水化热作用下的钢管拱肋截面温度场进行了连续试验观测,以热传导理论结合有限元方法建立了钢管混凝土水化热分析模型,并进行了数值模拟分析。研究考虑了初始条件下水泥水化热的计算模型,并讨论了钢管厚度、管径等参数对钢管混凝土拱肋成型过程截面温度特性的影响。结果表明,对于复合胶凝材料钢管混凝土水化热的计算模型采用双曲线函数式较为合理;钢管拱壁厚对其截面温度场的影响较小,最大差值在2～3℃,而管径的大小对其影响较大,最大差值达20℃。     

Behavior of external welded flange-bolted web joints of steel structure exposed to fire

In order to investigate the behavior of external welded flange-bolted web joints of steel structure exposed to fire,a series of experiments were carried out.Influence of fire model and load ratio on the behavior of the joints,failure characteristics and fracture modes of the joints exposed to fire were studied.The experimental results indicated that the fire model has a great influence on the temperature rising as well as temperature distribution of the joints exposed to fire.A slower temperature rising fire will lead to slower temperature rising and more uniform temperature distribution of joint.Decrease of the load ratio will improve the fire-resistant capability of the joint.Furthermore,a highly detailed three-dimensional(3-D) finite element model(FEM) was set up with ANSYS software to predict the behavior of the external welded flange-bolted web joints exposed to fire.Comparisons between the predicted results and the experimental results indicated that FEM has an acceptable degree of accuracy to predict the behavior of this type of joints exposed to fire.