HRBF500钢筋混凝土梁受火后动力性能试验和温度场数值模拟

500 MPa细晶粒热轧带肋钢筋(HRBF500)强度高、延性好,是一种新型材料。为使其应用得到推广,通过明火试验,考察ISO 834标准升温曲线下,HRBF500级细晶粒钢筋混凝土(RC)梁的火灾行为;采用ANSYS分析和研究高温下细晶粒混凝土梁截面内的瞬态温度分布,并与试验结果对比;对4根细晶粒钢筋混凝土梁,在经历不同的受火时间后自然冷却至室温,进行振动测试,分析混凝土梁自振频率受高温作用的影响规律。研究得到,细晶粒钢筋混凝土梁在受火后的自振频率随着受火时间的增长而不断减小;梁的配筋率越小,自振频率减小的幅度越大。     

HRBF500钢筋混凝土偏心受压柱承载力的试验研究

通过对9根HRBF500钢筋混凝土偏心受压柱和1根HRB400钢筋混凝土偏心受压柱的试验,分析了荷载-钢筋应变、混凝土应变曲线以及破坏形态的特点。在试验和理论分析的基础上,提出HRBF500钢筋在混凝土柱中的强度设计取值为450 MPa和受压承载力计算公式的建议。     

HRBF500钢筋高温后力学性能试验研究

通过拉伸试验,研究20,100,200,300,400,500,600,700,800,900,1 000℃高温冷却后HRBF500钢筋屈服强度、极限强度、弹性模量、延伸率和受拉应力-应变关系的变化规律。结果表明,高温冷却后细晶钢筋,温度历程低于500℃时,钢筋的力学性能变化不明显;高于500℃时,随温度历程的升高,钢筋的应力-应变关系曲线逐渐软化,钢筋的各项力学指标逐渐退化。基于试验数据,提出了高温后500 MPa细晶粒钢筋屈服强度、极限强度和弹性模量随温度变化的计算公式,为开展细晶粒钢筋结构抗火性能分析及火灾后损伤评估提供基础性素材。     

HRBF500钢筋混凝土大偏心受压柱承载力的试验研究

通过对7根HRBF500钢筋混凝土偏心受压柱和1根HRB400钢筋混凝土偏心受压柱的试验,对500MPa细晶粒钢筋混凝土偏压柱性能有了初步了解.分析了荷载-钢筋应变、混凝土应变曲线以及破坏形态的特点.试验研究表明：500 MPa细晶粒钢筋和普通的HRB400钢筋一样,当作为受力主筋用于受压构件时,其强度能得到充分的利用.在试验和理论分析的基础上,提出了HRBF500钢筋在混凝土柱中的强度设计取值为450 MPa和受压承载力计算公式的建议.     

高温后HRBF500细晶粒钢筋力学性能试验研究

试验研究了16组共48根HRBF500细晶粒钢筋在常温和高温冷却作用后（5种温度、3种冷却方式）的力学性能,得到了不同高温冷却作用后细晶粒钢筋的应力-应变关系,分析了屈服强度、抗拉强度、弹性模量、断后伸长率、均匀伸长率、截面收缩率等的变化规律。试验表明：温度作用相对较低时(300℃、400℃、600℃),细晶粒钢筋力学性能变化不明显;温度作用相对较高时(700℃、900℃),细晶粒钢筋各项力学指标逐渐退化。根据试验结果,经回归分析建议了高温后细晶粒钢筋屈服强度、抗拉强度、弹性模量、断后伸长率的计算公式。研究成果可作为火灾后采用HRBF500级细晶粒钢筋混凝土结构的损伤评估的依据。图12表6参7     

HRBF500钢筋混凝土柱轴压试验研究

对7个配置HRBF500级钢筋混凝土柱进行轴压试验,研究不同混凝土强度、配筋率、长细比等参数下构件的破坏形态、承载力.结果表明,配置HRBF500级钢筋混凝土柱的承载力按照目前规范公式计算是可行的.     

HRBF500钢筋混凝土梁受弯承载力试验研究

试验设计制作了7根配有500 MPa细晶粒高强钢筋的钢筋混凝土梁,通过变化保护层厚度、纵筋配筋率、混凝土强度等因素,分析研究高强钢筋混凝土梁的承载力。试验结果显示:应用500 MPa细晶粒高强钢筋的混凝土梁承载力的实测结果与采用规范公式计算值比较接近,可以继续沿用现有的规范计算公式。     

高速铁路用HRBF500钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

对配置500 MPa细晶粒(HRBF500)钢筋混凝土梁的疲劳性能的研究鲜见报道,设计、制作2根矩形和2根T形截面的HRBF500钢筋混凝土(C50)简支梁,并进行静力加载和疲劳试验。基于试验结果,分析了静载作用下不同截面形式和不同配筋率的梁受拉钢筋应变、跨中挠度以及梁裂缝发展规律,研究了钢筋应力幅值大于150 MPa时,各钢筋混凝土梁在疲劳荷载作用下的受力性能。结果表明,最大疲劳荷载和振幅是影响试验梁是否发生疲劳破坏的主要因素。     

钢筋混凝土吊车梁受火后力学性能的试验研究

为研究钢筋混凝土吊车梁受火后力学性能,开展了足尺钢筋混凝土吊车梁受火后力学性能的对比试验研究。结果表明,受火后钢筋混凝土吊车梁极限承载力和极限挠度较未受火对比试件分别降低23.4%和7.8%,初始弯曲刚度无明显下降;钢筋混凝土吊车梁试件内部混凝土在停火后逐步达到最高温度,存在一定的温升滞后效应;采用有限条带法对受火后钢筋混凝土吊车梁试件的极限承载力进行计算,误差在8.6%以内,符合工程精度要求。     

HRBF500钢筋混凝土偏压柱裂缝宽度试验

对9根500 MPa级细晶粒钢筋混凝土偏压柱及1根HRB400钢筋混凝土偏压柱进行对比试验,观察试件的裂缝发展过程和破坏形态.对500 MPa级细晶粒钢筋混凝土偏压构件裂缝宽度间距的实测值及现行规范公式计算值的比较表明,实测值小于按规范公式计算值,满足规范要求,但规范公式计算结果偏大;偏压构件裂缝宽度小于受弯构件,构件受力状态对裂缝宽度产生影响;由建议公式计算结果表明,偏压构件与受弯构件裂缝宽度计算具有相同的可靠度.     

500MPa细晶粒箍筋混凝土梁抗剪试验研究

为了研究500 MPa细晶粒箍筋混凝土梁的受剪性能,对16根配置500 MPa细晶粒箍筋、1根400 MPa及1根600 MPa箍筋的混凝土梁进行了在集中荷载作用下的受剪试验,分析了采用500 MPa细晶粒箍筋混凝土梁的斜截面受剪承载力及使用阶段的裂缝宽度,观测了混凝土强度等级、剪跨比、箍筋强度、配箍率、截面尺寸、截面形状等条件不同时试件的裂缝、挠度、承载力及破坏形态;并将实测值与有关公式的计算值进行了比较。试验结果表明,构件的斜截面承载力仍可按现行《混凝土结构设计规范》的相关公式进行计算,并有足够的安全储备。     

500 Mpa细晶粒钢筋高温下的应力-应变关系

通过拉伸试验,研究了20,200,300,400,500,600,700℃下500 MPa细晶粒钢筋屈服强度、极限强度、弹性模量、延伸率和受拉应力-应变关系的变化规律.结果表明,500MPa细晶粒钢筋屈服强度、极限强度以及弹性模量随温度的升高而逐渐下降,其屈服强度的变化规律与普通热轧钢筋有较大差异.基于试验数据,建议了高温下500 MPa细晶粒钢筋屈服强度、极限强度和弹性模量随温度变化的计算公式以及高温本构模型.     

火灾后型钢混凝土柱受力性能试验研究

通过6个火灾后型钢混凝土柱的静力加载试验以及2个常温下型钢混凝土柱的对比试验,研究了火灾后型钢混凝土柱的破坏形态、变形特性、剩余承载力、刚度等。试验结果表明：火灾后型钢混凝土柱的破坏形态与常温下基本相同,但柱的轴压刚度、抗弯刚度、承载力均有不同程度降低;从加载到荷载达到80%极限荷载的不同阶段,火灾后型钢混凝土柱轴压刚度影响系数kz约为0.33~0.44,抗弯刚度影响系数kw约为0.30~0.59。利用规程JGJ 138-2001的计算方法,对所有试件常温下的承载力进行了计算,并将试验结果与计算结果进行了对比,经历火灾作用后轴压柱的剩余承载力约为常温下承载力的51%~81%,偏压柱的剩余承载力约为常温下承载力的69%~81%,火灾后型钢混凝土柱承载能力退化显著。     

火灾后型钢混凝土梁受力性能试验研究

进行7个火灾后型钢混凝土梁力学性能试验,考察剪跨比、受火时间对构件破坏形态、截面应变分布、变形性能、剩余承载能力的影响。试验结果表明,火灾后型钢混凝土梁在荷载作用下的破坏形态与常温下基本相同,但是经历火灾高温作用后,型钢混凝土梁出现腹剪斜裂缝的时间提前。火灾作用后发生弯曲破坏的梁,加载初期沿截面高度的应变满足直线分布,应变分布符合平截面假定;大约80%极限荷载后,受到受压区混凝土开裂和型钢受压翼缘与混凝土之间相对滑移的影响,截面受压边缘混凝土的应变增长减缓,截面应变分布偏离直线,平截面假定不完全成立。火灾后型钢混凝土梁的荷载-跨中挠度曲线在试件屈服后都有一段不小的水平段,表明型钢混凝土梁在经历火灾作用后仍具有良好的后期变形能力;同时随着剪跨比的增大,后期变形能力增强。型钢混凝土梁经历火灾高温以后,其承载能力均有不同程度降低,试验结果和我国JGJ 138—2001《型钢混凝土组合结构技术规程》计算结果的对比表明,在本次试验中,梁斜截面抗剪承载力的降低程度在10%～21%之间,正截面抗弯承载力降低程度在16%～19%之间。     

细晶粒高强钢筋混凝土梁受弯性能试验与参数分析

为研究配置了细晶粒高强钢筋混凝土梁的受弯性能,制作了HRBF400、HRBF500级钢筋混凝土矩形截面梁各4根进行静力抗弯试验。研究表明HRBF筋混凝土梁在短期荷载作用下的最大裂缝宽度实测值满足规范要求,但计算值不满足。HRBF400级钢筋混凝土梁在正常使用条件下的挠度能满足规范要求,HRBF500级钢筋混凝土梁不能够满足规范要求。推导了HRBF筋混凝土梁在裂缝/挠度控制条件下的承载力计算公式,提出了构件承载力利用系数的概念,分析了钢筋强度、钢筋直径、混凝土强度、配筋率、混凝土保护层厚度、高跨比对构件承载力利用系数的影响。在经济配筋率范围内,HRBF筋混凝土梁的延性基本满足要求。HRBF筋混凝土梁的耗能能力在较低配筋率时与普通钢筋混凝土梁相近,但随着配筋率的提高,其耗能能力较普通钢筋混凝土梁降低的快。同配筋率下,HRBF筋混凝土梁在弹性阶段的耗能能力较普通钢筋混凝土梁要高,且随着配筋率的增大而提高。