普通玻璃和钢化玻璃破坏痕迹的微观形貌分析

选择典型的普通平板玻璃和钢化玻璃作为研究对象,利用火灾痕迹物证综合实验台、箱式电阻炉模拟室内火灾的热环境,制备了两种典型玻璃的破坏痕迹,通过电子扫描显微镜(SEM)观察玻璃破坏痕迹的微观形貌。实验结果表明:玻璃种类对机械破坏痕迹的微观形貌有一定的影响,钢化玻璃的裂纹比较密集,裂纹比较深;而普通玻璃的裂纹的纹痕比较明显,在扫描电镜下观察时裂纹棱角比较突出,并且呈"人"字形的树杈状分布。温度对玻璃的机械破坏痕迹和受热破坏痕迹的微观形貌影响有所不同,尤其是对机械破坏的断面痕迹的影响,机械破坏的普通玻璃在受热后的玻璃断面失去了弓形纹特征。钢化玻璃遇水炸裂产生的纹痕随着温度的升高,裂纹由密集逐渐变得疏松,纹痕也越来越明显。     

高度不同的中空玻璃破裂行为及热炸裂痕迹研究

对距火源不同高度的中空玻璃破裂行为及热炸裂痕迹进行研究,分析迎火面和背火面的温度、热应力、裂纹形态及玻璃热炸裂痕迹等参数。玻璃板厚度为6 mm,尺寸为600mm×900mm,空气夹层厚度为6mm。对比不同高度处玻璃在5、10、15、20、25、30min的温度变化曲线。结果表明:迎火面和背火面上距离玻璃底端36cm处温度最高。迎火面玻璃在底端热应力较小,容易破裂;背火面玻璃上高度与长度比值约为0.4的位置热应力最小,最容易破裂。迎火面多从底段边缘处开裂,背火面在左右两侧被遮蔽边缘开裂。迎火面玻璃热炸裂后碎片表面无同心纹,形成的裂纹整体呈"蝌蚪"状;背火面玻璃裂纹为树枝状放射性裂纹,短直密集,无同心纹,裂纹断口光滑,断面上未出现弓形纹。     

建筑火灾中壁面痕迹与火源位置的关联性试验研究

对通风控制房间发生火灾后壁面痕迹与火源位置的关联性进行了试验研究,分析了火源位置不同时壁面材料燃烧痕迹的异同,并给出了不同火源位置时的热释放速率,壁面温度及辐射热分布情况。实验结果与理论分析是相吻合的,墙角火源引起的火灾比中心火源壁面位置的各项火灾参数偏大,墙角火的热释放速率是中心火的4倍,壁面受损更严重,痕迹更明显,可用于指导火灾调查工作。试验测得的各项参数也可为火灾模拟提供较为可靠的基础数据。     

玻璃破坏痕迹形成机理及特征在火灾调查中的应用

通过分析玻璃破坏痕迹特征的形成机理,研究其在火场中的不同形成特征,探讨玻璃破坏痕迹特性在火灾调查中的应用,并总结得出玻璃破坏痕迹研究的局限性。     

车辆火灾下大跨径悬索桥抗火性能研究

为了研究不同车辆火灾规模下大跨径双层悬索桥的抗火性能,以主跨2 180 m的特大跨径双层悬索桥为研究对象,首先利用火灾动力学软件FDS建立悬索桥热分析模型,研究不同火源功率、火源位置、环境风向等因素对双层悬索桥的温度分布规律的影响,得到悬索桥关键构件温度-时间关系曲线。然后,利用有限元软件ABAQUS开展双层悬索桥热-力耦合数值仿真分析,选取高温下钢材及高强钢丝热工参数,研究悬索桥吊杆、加劲梁、桥面板的高温力学性能时变特征,对比不同环境风速、桁架高度、火源特性及位置等工况下双层悬索桥结构应力、变形及构件损伤行为,确定特大跨径双层悬索桥抗火关键部位及其耐火需求。最后,基于数值模拟结果,初步提出了双层悬索桥结构防火设计建议。结果表明：受火桥段的应力发展及失效位置与火源位置、功率及环境风向密切相关。当车辆起火位置位于桥梁下层时,由于桥面铺装隔热作用,下层结构受火灾影响较小。而热气流致使上部结构温度明显高于下部,火源附近的上层纵横梁、桥面板和吊杆等构件温度快速上升。由于钢材热膨胀效应,导致构件快速升温膨胀,膨胀时受到周围杆件的限制,导致压应力逐步增加。（1）火源位置：当火源位于横桥向中间车道,高应力区域集中在非机动车道上层纵横梁及桥面板。当火源位于横桥向非机动车道时,火源附近的上层桥面板发生强度破坏。（2）火源功率：随着火源功率增加,火场对桥梁高温影响效应增强,关键构件温度均逐渐增大,高温影响范围变大。火源功率为30 MW,在6 000 s内未发生强度破坏;火源功率为100 MW,其耐火时间为653 s;火源功率为200 MW,其耐火时间为413 s。可以看出,随着火源功率增大,桥梁结构耐火时间显著降低,最大降低可达93.11%。（3）环境风向：当火源位于横桥向应急车道,在外向风作用下,与两侧桁架相连的上层桥面板发生强度破坏;在内向风作用下,非机动车道附近的上层桥面板发生强度破坏。在内向风作用下受火桥段耐火时间为528 s,与外向风工况下相比,其耐火时间增加了3.0%。针对车辆火灾下大跨径双层悬索桥,应根据受火结构危险性进行抗火等级划分,并按等级进行分级抗火防护设计。     

重组竹的单轴与纯剪应力应变关系

重组竹是将竹丝束平行组坯、经高压胶合而成的一种生物质复合材料,是一种极具潜势的建筑结构材料。研究重组竹的基本力学性能和应力应变关系,是建立此类材料本构关系和进行重组竹结构非线性分析的基础。将重组竹理想化为横向各向同性复合材料,通过试验,给出了重组竹各主轴方向的单轴与各主平面的纯剪力学参数,建立了各种应力状态下的应力应变关系。结果表明,重组竹力学性能优于常用的结构用木材,且变异性较小。重组竹顺纹受拉强度约是顺纹受压强度的2倍;横纹受拉强度远远低于横纹受压强度;横切面内的剪切模量及强度远远低于另外两个方向,且横纹剪切强度是顺纹剪切强度的3倍。重组竹的应力应变关系和破坏模式与纤维参与受力程度密切相关。顺纹受拉时,拉应力完全由纤维承担,破坏表现为纤维的脆性拉断,强度最高,应力应变为完全线性关系;其他应力状态下,破坏均发生在基体或纤维-基体界面,若裂纹的扩展受到纤维限制,破坏呈渐进性,强度较低,应力应变曲线由早期的线性关系转入后期的非线性关系;当裂纹的扩展未受到纤维限制,破坏强度最低,应力应变呈线性关系。     

玻璃痕迹在建筑火灾调查中的作用

在建筑火灾中,玻璃会出现破损、炸裂、熔化、流淌等各种痕迹,研究和运用这些痕迹对于准确认定火灾原因具有重要的意义和作用。玻璃痕迹在建筑火灾调查中的作用体现在可以判断火场温度、火势大小和发展蔓延方向、是否为机械破坏以及是否为火前破坏等四个方面。     

国内外若干面板钉节点试验简介

面板钉连接是轻型木框架剪力墙受力性能的主要影响因素.文中通过分析国内外若干面板钉节点试验,得出如下一些结论:墙面板材料密度较大时,钉子主要发生拔出破坏,密度较小时,主要发生钉头冲切破坏;钉连接顺纹受力时性能优于横纹受力时性能;直钉连接受力性能优于斜钉连接;墙板方向平行于墙骨柱顺纹方向时其受力性能优于墙板方向垂直于墙骨柱顺纹方向时的受力性能;反复加载情况下,其刚度及强度的退化比单调加载时要大.     

《建筑墙面典型火灾痕迹形成规律的研究》项目通过验收

<正>本刊讯2013年12月,公安部消防局在北京主持召开了公安部消防局科研计划项目集中验收会。会上,公安部天津消防研究所承担的公安部消防局应用创新计划项目《建筑墙面典型火灾痕迹形成规律的研究》项目顺利通过验收。《建筑墙面典型火灾痕迹形成规律的研究》项目开展了建筑墙面典型火灾痕迹的尺寸、形状与火源功率、火源热作用距离、火源热作用时间关系的研究,完善了火灾痕迹特征图形数据库,提出了根据痕迹轮廓推断起火部位的方法。项目成果拓展了痕迹特征的解读方法,为火灾现场勘验时对起火部位认定提供了技术支持,并为建立火灾调查理论体     

盾构隧道管片接头破坏特征及损伤特性试验研究

破坏特征和损伤特性是管片接头失效分析和承载性能研究的重要内容,对于确保其受力安全具有重要意义。文章开展了正负弯矩下管片接头抗弯破坏试验,对接头混凝土裂纹和压溃、螺栓受力和变形及接头位移等宏观破坏特征进行了总结,采用声发射技术对接头混凝土损伤演化过程和分布范围等细观损伤特性进行定量分析。研究结果表明：高轴压下管片接头破坏特征为4条主裂纹、微裂纹和缝面压溃区,随后受压区混凝土压溃;螺栓变形模式以弯曲为主,负弯矩下螺栓形变更加明显;接头破坏过程中声发射计数和能量存在显著峰值,该峰值出现时刻对应破坏现象为接缝面微裂纹向可见裂纹发展,说明此时接头承载状态发生了显著变化;接头损伤垂直于接缝面的分布范围为缝面两侧各0.855h(正弯,h为接头厚度)和0.584h(负弯),沿幅宽方向的分布范围为螺栓两侧各0.2b(b为单颗螺栓所占管片幅宽,即管片幅宽除以接头处螺栓颗数)。     

热荷载作用下玻璃破裂影响因素的显著性研究

综合分析了影响浮法玻璃破裂的各种因素,利用封闭腔室玻璃破裂模拟试验装置进行了7因素2水平正交试验.结果表明:玻璃厚度、玻璃边缘平整度、辐射源升温速率对玻璃的破裂影响很大,玻璃平面尺寸、遮蔽表面宽度影响次之,而框架内填充物(石膏粉)厚度和辐射源距离影响较小.温差和热应力的中位数分别为129.2℃,69.13MPa.     

火灾中窗玻璃热炸裂痕迹形成机理的研究

研究了火灾中窗玻璃热炸裂痕迹的形成机理及其影响因素。通过分析窗玻璃在火灾中的温度分布，发现窗玻璃在火灾条件下产生的热应力有两种：由于玻璃表面温度不均匀产生的热应力和由于窗框约束产生的热应力。同时玻璃表面存在大量微裂纹，当热应力达到临界值时，在热应力的作用下产生脆性断裂。热炸裂容易在边角产生的原因是因为两种热应力叠加的结果，热炸裂过程与火灾过程有关。     

中低速冲击载荷下巷道内裂纹的动态响应

 由于爆破开挖,巷道内常含有径向裂隙,并影响巷道的稳定性,为了详细地研究含径向裂纹巷道在冲击载荷作用下的动态断裂行为,采用砂岩材料制作巷道模型试样进行中低速冲击动态断裂试验,并采用AUTODYN有限差分软件进行数值模拟分析。分析巷道对称轴线上的径向裂纹在冲击荷载作用下的扩展特性及止裂现象,并采用试验–数值–解析法计算出裂纹的起裂韧度及扩展速度等参数。研究结果表明：(1) 巷道围岩在静力载荷作用和动力载荷作用下的破坏行为有较大差异,动力载荷下破坏仅是裂纹尖端处的起裂、扩展;而静力载荷下破坏除了发生在裂纹尖端处,也会在巷道拱肩、拱脚及两侧帮处发生破坏。(2) 巷道对称轴线上的裂纹在冲击载荷下的扩展路径大致沿着裂纹的原方向扩展,扩展路径中存在明显的止裂现象。(3) 采用试验–数值–解析法能够较好地计算出裂纹的起裂速度及扩展速度,进一步采用位移外推法能够求解出巷道内裂纹的动态应力强度因子时程曲线,利用测试的裂纹起裂时间确定起裂韧度。     

Sub-critical crack growth in anisotropic rock

In this study, subcritical crack growth in granite was investigated experimentally using the double torsion (DT) test. The orthorhombic elastic properties of granite, caused by the preferred orientation of pre-existing microcracks, were used to estimate the crack velocities and the stress intensity factors. The results showed that the crack velocity in granite varied depending on its direction of propagation. The fastest crack velocities for a given water vapor pressure were obtained when the crack propagated in the direction parallel to the plane in which the crack density of the pre-existing microcracks was the highest. Hence, subcritical crack growth in granite is affected by pre-existing microcracks. It was shown that the crack velocity was high when the water vapor pressure was high. From the results obtained under different temperatures and water vapor pressures, values of the activation energy for subcritical crack growth were estimated. The crack velocity under any given temperature, water vapor pressure, and stress intensity factor can be predicted theoretically if the activation energy is accurately estimated. The activation energy in granite is higher than that in glass. Cracks propagate in a straight line in glass, whereas they do not form a straight line in rocks due to the heterogeneity. The total length and surface area of cracks in rocks are therefore greater than those of straight cracks in glass. The larger activation energies in rocks are due to their heterogeneity.     

Fracture behavior of framing coated glass curtain walls under fire conditions

Breaking glass and its subsequent fallout may markedly affect enclosure fire dynamics. However, little is known about the thermal fracture behavior of framing glass façades in different installation forms. Sixteen 600×600×6 mm³ solar control coated glass panes, installed in exposed, semi-exposed and hidden frames, were heated by a 500×500 mm² n-heptane pool fire to investigate the influence of frame constraints on glass breakage and fallout. Measurements were taken of the time to breakage occurrence, heat release rates, incident heat flux, central gas temperatures and glass surface temperatures. Measurements in relation to crack initiation and propagation as well as loss of integrity of the glazing assembly were also recorded. The experimental results show that all cracks initiated at the edge of covered sections and intersected rapidly, forming islands. The maximum temperature difference and heat flux that the glass can withstand are primarily in the range of 50–90 °C and 9–15 kW/m². Using the finite element method (FEM), the breakage mechanism is demonstrated, the predictions of which are in reasonably good agreement with the experimental results. Among four different installation forms, semi-exposed framing façades showed better fire resistance than exposed framing façades. Meanwhile, the fire resistance of hidden framing façades may depend on the fire location. It is intended that these results will provide practical guidelines for fire safety design.     

岩石不等长裂纹应力强度因子及起裂规律研究

天然岩体中含有数量众多的裂隙且绝大多数为不等长裂隙,而那些具有一定尺度和规模的主控裂隙对岩体稳定性起决定作用。为研究不等长裂纹相互作用规律及主控裂纹起裂规律,基于Kachanov法,推导了远场受力的两条拉剪不等长共线裂纹的尖端应力强度因子表达式并从理论上分析了裂纹间距对裂纹相互作用的影响;通过最大周向应力准则,计算了单轴受拉时不同裂纹倾角的主控裂纹起裂角,绘出理论断裂准则曲线;推算滑动裂纹的应力强度因子,对含不等长裂纹的类岩试件进行单轴压缩试验。结果表明:当裂纹间距大于等于小裂纹长度时,小裂纹对主控裂纹的起裂几乎无影响;主控裂纹起裂角只与裂纹角有关,单轴受拉时,起裂角随裂纹角增大而减小,单轴受压时,起裂角随裂纹角增大而增大;当裂纹倾角小于30°时,起裂临界荷载急剧增大。     

含缺陷PMMA介质的定向断裂控制爆破试验研究

 以PMMA为试验材料,采用新型数字激光动态焦散线方法试验系统,从试验角度将裂纹缺陷和空孔缺陷纳入同一研究体系,进一步研究缺陷对定向断裂控制爆破裂纹扩展的影响。结果表明,缺陷形态对爆生主裂纹扩展长度的影响并不明显。爆生主裂纹的扩展分为2个阶段,I阶段(0～120 μs)：爆生主裂纹的扩展速度和尖端动态应力强度因子均迅速减小;II阶段(120 μs～止裂)：从缺陷处反射的应力波对裂纹尖端的作用效应逐渐明显,加强了裂纹尖端的能量积聚和应力集中,使得速度和动态应力强度因子均有较大程度的跃升;随着试件缺陷两侧曲率的增加,II阶段的爆生主裂纹速度峰值和动态应力强度因子峰值均逐渐减小。     

建筑用防火玻璃的表面处理技术

介绍了建筑用防火玻璃的分类、技术要求和技术特点 ,着重讨论了普通平板玻璃通过表面的物理和化学处理方法 ,提高玻璃表面应力状态对玻璃耐热冲击的影响 ,使普通单片玻璃做成具有防火、耐火功能的单片防火玻璃     

剪切波作用下直墙拱形巷道围岩破坏特征研究

直墙拱形巷道围岩在剪切波作用下会发生不同程度的破坏,通过直墙拱形巷道围岩的相似材料模型振动台实验与数值计算方法,共同研究了直墙拱形巷道围岩在剪切波作用下的受力及破坏规律。研究表明:剪切波作用下,直墙拱形巷道围岩在墙角处形成应力集中现象,直墙拱形巷道围岩的墙角底板和拱帮位置最容易积累损伤,直墙拱形巷道容易发生墙角处开裂破坏和直墙局部塌落破坏,且墙角处的的裂缝位置和方向对其他部位裂缝位置有着明显的影响,即直墙拱形巷道墙角处的裂缝由剪切波作用产生,巷道其他部位的裂缝的出现受到墙角处的裂缝和剪切波共同作用产生。