高温下FRP加固钢筋混凝土板非线性分析

为了给FRP加固钢筋混凝土板的耐火性能研究提供数值计算方法,实现FRP加固板高温下的热-力学耦合分析,在合理选取混凝土、钢筋及FRP材料力学性能参数的基础上,编制了FRP加固板高温下的非线性有限元分析程序,程序的有效性得到了已有试验结果的验证.基于程序对薄涂型防火涂料厚度、载荷比、混凝土板纵筋配筋率、FRP加固量、混凝土板厚及钢筋保护层厚度等对影响加固板跨中位移的相关参数进行计算分析.结果表明:防火涂料厚度、火灾载荷比以及FRP加固量对加固板耐火性能有显著影响;混凝土板厚及钢筋保护层厚度也对火灾下的加固板挠度产生影响;而跨中挠度随混凝土板纵筋配筋率的变化不明显.     

碳纤维加固混凝土结构耐火性能研究与展望

随着我国建筑水平的提高,碳纤维加固混凝土结构在我国建筑改造领域应用日益广泛,但其防火问题始终没有得到解决。不但制约了该类结构的推广,而且对已加固结构防火安全性的确定也缺乏必要的科学依据。因此研究碳纤维加固构件的耐火性能并基于此确定其防火设计方法具有十分迫切的现实意义。本文就火灾(高温)条件下碳纤维材料热工性能、热力学性能的研究成果和碳纤维加固混凝土构件火灾试验研究进行了较为系统的总结,同时指出其中存在的某些有待完善的问题和进一步的研究方向。     

基于MATLAB的火灾下钢筋混凝土构件温度场分析

分析了应用MATLAB中PDE工具箱求解火灾下钢筋混凝土构件热传导问题的方法和步骤.采用有限元法求解梁截面导热偏微分方程,应用PDE工具箱得到数值解.算例表明,程序计算结果和试验吻合较好,充分展现了MATLAB强大的计算和图形功能,说明了用这种方法进行混凝土构件截面温度场的数值计算的高效性、便利性,并为进一步开展火灾下钢筋混凝土构件的力学性能分析提供了依据.     

高性能混凝土高温爆裂研究进展

基于高性能混凝土应用的广泛性和遭遇火灾的危害性,对国内外关于高性能混凝土在高温或火灾下发生爆裂的研究进行分类总结。高性能混凝土爆裂研究的梳理工作围绕爆裂机理、爆裂影响因素、爆裂抑制3个方面来展开。结果表明:当前爆裂机理学说还不能全面揭示高性能混凝土爆裂发生的原因,但是存在的共同点是蒸汽压力和热应力与混凝土抗拉强度的相互作用;高性能混凝土爆裂的影响因素众多,有必要对基本因素的孔压力计算方法开展进一步研究;高性能混凝土爆裂的预防措施众多且有效,单掺聚丙烯纤维、钢纤维的掺量可参照相关表达式进行预测,二者混杂时掺量间的关系还未见报道,经过综合对比分析,推荐在高性能混凝土中掺入聚丙烯纤维;针对新建、既有的高性能混凝土结构以及超高性能混凝土,建议开展爆裂设计,从源头上实现爆裂抑制;对于掺入外加物的高性能混凝土结构,还需要进行火灾中与火灾后的力学性能研究,而对于采取外涂或外贴方式抑制爆裂的结构则需要进行拆装施工工艺与规范化的研究。     

高温后钢筋-混凝土界面黏结性能分析

基于均匀分布压力作用的厚壁圆筒模型,将钢筋混凝土拉拔试件变形钢筋周围的受高温损伤混凝土保护层按应力状态分为内外两部分,对内层开裂混凝土认为其产生弥散裂缝,并考虑其抗拉软化特性,同时引入高温后混凝土弹性模量、抗拉强度、断裂能的劣化,通过对受高温损伤钢筋-混凝土间黏结破坏时的极限状态进行理论分析,推导得出高温后钢筋-混凝土界面黏结强度的计算方法,建立了与钢筋、混凝土的尺寸、材性相关的高温后钢筋-混凝土界面黏结强度模型。基于混凝土开裂半径与端部滑移之间的线性关系,建立了高温后界面黏结应力-端部滑移关系。对模型计算结果与已有高温后钢筋与混凝土黏结性能试验所得数据进行比较,共对比了118组黏结强度、15组黏结应力-端部滑移关系。结果表明:该理论分析模型具有很高的准确性,可广泛适用于不同参数拉拔试验的高温后界面黏结强度的分析与预测。     

火灾下碳纤维加固混凝土梁温度场分析

基于有限单元法和有限差分法的混合解法,编制了带防火保护的碳纤维加固梁火灾下温度场分析程序,基于程序分析了防火保护方法、保护形式和防火材料厚度、导热系数、比热及容重对加固梁截面温度分布的影响.结果表明:三面U型防火保护是一种非常有效的防火保护形式,防火材料厚度和导热系数是影响加固梁截面温度场的重要因素.     

不同保护措施下CFRP加固混凝土梁耐火性能试验

由于碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)在火灾中易燃烧,未采取防火保护措施的CFRP加固混凝土构件的耐火性能不能满足防火规范要求.为深入研究CFRP加固钢筋混凝土梁在不同防火保护措施下的耐火性能,在本课题组以往研究基础上,设计了9根相同截面和配筋的混凝土梁,采取不同加固方式和防火保护措施,通过ISO834标准火灾试验,详细分析了不同CFRP锚固方法(无锚固/机械锚固/U形箍锚固)、不同防火材料(超薄型防火涂料/厚型防火涂料/普通水泥砂浆)以及分区防火保护方法对CFRP加固钢筋混凝土梁温度场分布和高温变形的影响.结果表明:在本文试验条件下,相比于机械锚固,端部碳纤维U形箍锚固在试件挠度控制方面具有更好的效果;超薄型防火涂料与普通水泥砂浆配合使用的防火保护措施可行;采用20 mm普通水泥砂浆和2 mm超薄型防火涂料组合的防火效果好于20 mm厚型防火涂料保护的防火效果.     

商场火灾可能性的模糊综合评判

针对商场建筑火灾安全问题,依据商场火灾可能性的影响因素,参考建筑设计防火规范并征求专家意见,建立了商场火灾可能性的评判指标体系,并运用模糊综合评价对商场建筑火灾进行了可能性评判,通过评判得出商场建筑各火灾单元的安全等级.该方法应用于上海市第一百货商店的火灾可能性评价,结果客观、准确.     

TRC加固受火损伤混凝土界面性能试验研究

设计了45个纤维网格增强混凝土(TRC)与受火损伤混凝土的单面剪切试件,通过试验研究不同纤维网格材料(玄武岩纤维、玻璃纤维),不同纤维层数(2层、3层、4层),不同界面粘结长度(150mm、300 mm),不同混凝土受火时间(60 min、81 min)和不同混凝土表面处理情况(浅凿、深凿)对界面粘结性能的影响,得到TRC-受火损伤混凝土的界面破坏模式和界面承载力。通过数字图像相关法(DIC)得到了界面位移分布和应变片测得了纤维网格的应变分布,分析并给出了界面的粘结-滑移关系。     

FRP材料的火灾(高温)性能研究进展

近10年来,纤维增强聚合物FRP（fiber reinforced polymer/plastic,简称FRP）已广泛应用于建筑工程行业,然而FRP材料的耐火性能极差。对FRP材料火灾（高温）下性能研究的最新成果进行综述与分析,包括FRP材料的热工性能、高温下FRP材料的力学性能、FRP材料与混凝土的粘结性能及FRP材料燃烧性能的研究等,指出了火灾下FRP材料研究尚存在的问题,并展望了今后的研究发展趋势。