火灾作用后钢管混凝土轴压与纯弯荷载-变形关系曲线实用计算方法探讨

在数值计算结果的基础上,对火灾作用后钢管混凝土轴压强度承载力和抗弯承载力指标问题进行探讨,并给出其简化计算公式,简化计算结果与试验结果吻合较好。通过分析火灾后荷载-变形全过程关系各阶段的力学指标,提出火灾后轴压σ-ε关系和纯弯M-关系全过程曲线的实用计算方法,简化计算结果与试验结果吻合较好,为进行火灾后钢管混凝土结构体系分析提供依据。     

薄壁钢梁-陶粒混凝土装配式组合楼板受火后受力性能研究

由冷弯薄壁钢梁和陶粒混凝土预制板组成的装配式组合楼板具有轻质、高强和施工方便等优点。为研究该类组合楼板的抗火性能及高温后的受力性能,对6块遭受温度为700℃、持续90min烃类火灾升温作用的简支组合楼板试件进行受火后受力性能试验研究。结果表明：当施加的等效均布荷载达到2kN/m²时，受火作用后的组合楼板试件最大挠度小于跨度的1/400，且在加载过程中薄壁钢梁虽已明显扭曲、混凝土板多处开裂，但组合楼板试件未出现整体坍落现象；以普通栓钉为抗剪键的受火后组合楼板试件，其极限荷载比薄壁钢抗剪键组合楼板试件的提高14.2%；当用钢量相同时，主梁数量较多的组合楼板试件采用U形钢筋作为拉结件，其火灾后极限荷载比采用钢条拉结件的组合楼板试件的增加33%，且整体刚度也有所提高；该类组合楼板在受火后仍具有较高承载能力和整体刚度，且抗剪键类型、预制板之间设置的拉结件以及拉结件与抗剪键的连接方式均对其受火后的受力性能有较大的影响。引入组合效应系数可以较好地反映受火后组合楼板试件的组合效应及内部损伤程度。     

The effect of aqueous surfactant films on the ignitability of aviation kerosene

The unexpected ability of some aqueous films to increase the ignitability of kerosene has been investigated by the authors. They tested a series of hypotheses and put forward their view of the most likely explanation of the phenomenon. The results of these investigations and their implications for fire fighting and hydrocarbon spill security are reported here.     

不同约束H型钢柱火灾后力学性能试验研究

通过对3根柱顶受不同约束的H型钢柱的火灾后力学性能的对比试验研究,讨论不同约束对H型钢柱火灾后力学性能的影响。3种约束条件分别为:柱顶对称约束、柱顶非对称约束和自由膨胀。火灾中及火灾后的试验结果显示,H型钢柱的升温和降温过程存在一定的滞后性,受火后的H型钢柱仍有较高的轴压承载力,最终破坏时伴随着翼缘和腹板的局部屈曲,约束性质对H型钢柱火灾后的力学性能有明显的影响,也即受对称约束的H型钢柱在火灾后轴压作用下的纵向应变明显不同于非对称约束的情况,而且非对称约束钢柱压曲破坏前的整体刚度明显高于对称约束。火灾后H型钢柱沿强轴方向的侧向弯曲形状呈S形变化,这一特征对于受对称约束和自由膨胀的钢柱更为明显。     

中空夹层钢管混凝土轴压短柱火灾后剩余承载力的试验研究

对6个中空夹层钢管混凝土轴压短柱开展试验研究,试验的主要参数是截面形式(圆套圆、方套方和方套圆)以及受火与否。试验结果表明,受火后中空夹层钢管混凝土轴压短柱的承载力下降显著。在空心率相同的情况下,方套圆截面形式的试件其剩余承载力最高,而圆套圆截面形式的试件其延性最好。同时还可以发现,火灾后中空夹层钢管混凝土的轴压承载力下降幅度与传统的实心钢管混凝土接近。     

高温后钢筋混凝土梁剩余承载性能试验研究

通过对7根高温后钢筋混凝土简支梁试件和3根常温对比梁试件的静力试验,研究受火时间、剪跨比、配箍率、楼板翼缘对钢筋混凝土梁剩余受剪性能和剩余受弯性能的影响。利用有限元程序,分析ISO 834标准升降温全过程对混凝土梁截面内各点最高过火温度的影响,提出了三面受火后钢筋混凝土梁受剪承载力的计算方法。研究结果表明：高温作用使梁的受弯承载力和受剪承载力降低、挠度增大;楼板翼缘对梁的受弯承载力具有一定的提高作用,但对受剪承载力影响不大;降温段对截面内部混凝土曾经历的最高过火温度影响较大,梁截面宽度250 mm、高度400 mm的混凝土矩形截面按ISO 834标准曲线三面受火1h、2h后,是否考虑降温段可使截面内最高过火温度最大相差283、251℃;提出的高温后钢筋混凝土梁受剪承载力计算式具有一定的安全保证率。     

预应力钢桁架火灾响应及火灾后受力性能试验研究

对4榀空间预应力钢桁架结构模型进行火灾下的结构响应及火灾后力学性能试验研究。模型选用奥氏体304无缝不锈钢管制作,张拉钢索采用7×12+IWR镀锌高强钢绞线,通过置于模型下端中心处的伸缩小立柱施加预应力。结构模型两端简支,另两边自由。试验测定了火灾下桁架弦杆和腹杆的温度响应及上弦节点位移,并对火灾后尚未破坏的结构模型进一步进行原位卸载及加载试验。研究结果表明：预应力不锈钢桁架模型在受火过程中,虽然张拉钢索产生一定的松弛,但结构模型未出现整体坍塌;火灾后的预应力钢桁架产生一定的残余位移,且对于相同几何尺寸和受火条件的结构模型,二次张拉施加预应力的结构模型火灾后残余位移小于一次张拉模型;对于具有较大刚度的结构,张拉次数及最高受火温度对预应力不锈钢桁架的火灾后弹性极限荷载没有影响。     

高温后型钢混凝土框架结构抗震性能及其有限元分析

考虑受火时间、柱轴压比的影响,进行了考虑火灾升降温作用影响的高温后型钢混凝土框架结构抗震性能试验,升降温过程中和高温后阶段均保持柱顶竖向荷载的恒定。通过试验对高温后型钢混凝土框架结构在反复荷载作用下的破坏形态及滞回性能进行了研究。在此基础上,考虑升温阶段、降温阶段以及火灾后三阶段材料本构关系的转化以及型钢与混凝土之间、钢筋与混凝土之间界面的黏结滑移特性,建立了型钢混凝土框架结构温度场以及火灾后抗震性能的有限元分析模型,所得温度场以及试件的破坏形态、滞回曲线的分析结果与试验结果基本吻合,验证了所提出模型的合理性。     

约束高强钢柱受火后轴压剩余承载力影响参数研究

利用经试验验证的ABAQUS有限元模型,对轴心压力作用下的轴向约束高强钢柱受火后的剩余承载性能进行了参数分析,考虑了过火温度、荷载比、轴向约束刚度比、长细比以及高强钢材强度等级等参数的影响。参数分析结果表明：当过火温度小于屈曲临界温度时,受火过程对轴向约束钢柱的轴压承载力没有影响;当过火温度大于屈曲临界温度时,钢柱的轴压剩余承载力会明显减小,且随着过火温度的升高,剩余承载力逐渐降低;轴向约束刚度比和长细比对约束钢柱的过火温度为屈曲临界温度时对应的轴压剩余承载力影响显著;荷载比对约束钢柱的过火温度为破坏临界温度时对应的轴压剩余承载力影响明显;高强钢材强度等级对约束钢柱受火后轴压承载力影响较小。根据参数分析所得数据及规律,提出了超500MPa高强钢轴向约束柱受火后轴压剩余承载力的简化计算方法,将计算结果与有限元分析结果对比,验证了该简化计算方法的可靠性。     

高温后型钢混凝土柱抗震性能试验研究

为评估火灾后型钢混凝土柱的抗震能力，为其火灾后加固提供参考，进行了11个型钢混凝土柱试件的高温后抗震性能试验。试件在升降温过程中施加恒定轴向荷载，并且在高温后抗震试验中保持相同的轴向荷载水平。试验中考虑轴压比和受火时间对抗震性能的影响，以获取并分析试件的破坏特征、荷载-位移滞回曲线、刚度、延性和耗能能力。试验结果表明：型钢混凝土柱试件在反复荷载作用下由柱底混凝土剥落形成塑性铰，塑性铰长度为0.14H~0.44H(H为柱截面高度)；试件在反复荷载作用下出现贯通全柱的黏结滑移裂缝，滞回曲线大致呈梭形，耗能能力较好；较之未受火试件，受火后试件滞回曲线更为饱满，骨架曲线更为平缓，位移延性系数略有增大，刚度和承载力退化明显，耗能能力略有降低。受火时间相同时，轴压比大的试件极限荷载略高，极限位移较小，延性差，耗能能力更强；轴压比相同时，受火时间越长，承载力和刚度下降越明显，延性略有提高，耗能能力变差。