火灾下有粘结预应力混凝土简支梁板的变形非线性分析

采用ANSYS程序计算得到梁板截面的温度场,然后用FORTRAN语言编写程序对高温下有粘结预应力混凝土简支梁板的变形进行了非线性分析。在非线性分析过程中,采用纤维元模型,考虑了力与温度的相互耦合的影响,得到梁板沿长度方向各个截面的弯矩-曲率关系,采用共轭梁法计算了火灾下有粘结预应力混凝土简支梁板的变形。将程序计算结果与有关文献的试验数据进行比较,吻合程度较好。同时,分别对大跨度有粘结预应力混凝土简支梁和板在ISO标准升温情况下的变形进行了非线性分析。经过计算可知,大跨度有粘结预应力混凝土简支梁在正常设计荷载水平下具有较高的耐火极限。     

Rational concrete cover of prestressed concrete beams and slabs for fire resistance

As the influence of the ratio of the characteristic value of structural resistance to that of frequent combination effect,K,on the thickness of concrete cover of prestressed concrete (PC) beams and slabs for fire resistance is not considered sufficiently in design criteria for concrete structures in China and other countries at present,numerical analyses were carried out by ANSYS software on unbonded prestressed concrete (UPC) one-way simply-supported and continuous slabs and beams,and bonded PC simply-supported and continuous beams subjected to fire in 186 cases.In the analysis,K,section dimensions and the thickness of concrete cover are regarded as independent variables and some calculation parameters determined by trial and error based on test results.Calculation formula for fire endurance of UPC simply-supported and continuous slabs was proposed,and the recommended thicknesses of cover of PC beams and slabs was presented in consideration of the influence of K and section dimensions as well as fire endurance requirements.Comparison analysis of relevant design criterions in China and other countries was performed to verify the rationale of the proposed values.     

预应力混凝土连续梁板抗火性能非线性分析

为模拟预应力混凝土连续梁板在火灾下的受力全过程,认为火灾下预应力混凝土梁板截面总应变符合平截面假定,基于混凝土、普通钢筋和预应力筋的耦合本构关系,用t时刻的混凝土应力计算t＋1时刻混凝土的瞬态热应变、高温徐变,钢筋与预应力筋采用相同的解耦方法,可求得火灾下预应力混凝土梁板的弯矩-曲率曲线;对支座反力进行迭代求解,计算梁...     

两跨预应力混凝土连续梁抗火性能试验与分析

为研究预应力混凝土连续梁的抗火性能,进行了9根两跨有粘结预应力混凝土连续梁抗火试验.通过布置于试验梁内的热电偶,获得了试验梁截面的温度场分布.布置于试验梁上的位移传感器测试结果表明,火灾下连续梁变形增长速度在受火过程中增长速度大体上是一致的.各试验梁边支座反力实测结果表明,受火10 min以内,试验梁边支座反力快速减小,受火10~40 min,边支座反力变化平缓,受火40 min以后,边支座反力又快速恢复.试验梁在受火过程中试验梁背火面经历了水分溢出、水蒸气形成和发展、溢出水干涸及水蒸气消失的过程.基于试验结果,拟合出了考虑各关键参数影响的火灾下两跨连续梁边支座反力与梁跨中变形的计算公式.     

部分预应力混凝土简支梁设计

西南某联合厂房屋面框架梁采用5×24 m部分预应力砼简支梁,其中间跨24 m,就其设计构思、节点构造、混合配筋、强度及刚度计算等进行了分析.本框架梁两端简支且位置上抬,为框架总长120 m而不设伸缩缝创造了条件;部分预应力混凝土结构采用预应力与非预应力筋混合配筋,正确选用预应力度极为重要;后张部分预应力混凝土结构利用高强钢筋充分发挥材料特性,且比全预应力混凝土结构具有更好的延性.     

预应力混凝土连续板不同跨受火火灾行为

为了研究三跨连续板不同跨依次受火作用下的火灾行为,对4块尺寸为12.6m×1.5m×0.12m的无粘结预应力砼连续板进行了火灾试验.试验考虑了连续板中跨和边跨在不同时间段发生火灾及负弯矩区负筋长度两种因素,在实现ISO标准升温的前提下,给出了板中水在火灾中全过程变化现象以及板在火灾作用下裂缝发生、扩展及最终形式,重点研究了板的变形、破坏机构的形成、预应力筋中拉力的变化,板中温度场以及支座支反力的重分布情况.通过对试验结果的分析,揭示了破坏机构形成和支反力重分布的原因,指出了板中温度场的分布情况及预应力筋拉力的变化特征.     

火灾作用下钢筋混凝土构件等效火灾荷载的计算

国内外混凝土规范中已明确给出计算构件耐火极限的方法,钢筋混凝土构件防火研究的主要目的是为进行钢筋混凝土构件的耐火极限研究.而在结构设计中,往往直接考虑的是荷载作用,为此提出一个新概念--等效火灾荷载,将火灾对结构的影响直接考虑成荷载作用.在确定了混凝土构件的截面温度场后,利用一种简化计算方法计算出钢筋混凝土构件的等效火灾荷载,进而计算出钢筋混凝土构件的耐火极限.在火灾中,作为结构最基本的构件梁柱可能受到单面或多面的火作用,这里仅介绍三面受火钢筋混凝土简支梁等效火灾荷载的计算,利用此法简单计算便可得出等效火灾荷载和耐火极限.     

混凝土及预应力混凝土结构抗火研究现状与展望

为拓展混凝土及预应力混凝土结构抗火的研究思路与方法,论述了普通钢筋、预应力筋、混凝土等结构材料的抗火性能,凝炼了混凝土及预应力混凝土结构构件的抗火性能,介绍了火灾后混凝土结构加固修复技术,指出了混凝土及预应力混凝土结构抗火研究中存在的一些问题,展望了其发展趋势.分析表明:混凝土高温爆裂临界温度随强度变化而变化,掺钢纤维或聚丙烯纤维可有效防止混凝土火灾下爆裂;合理考虑名义拉应力和混凝土强度影响的爆裂判别方法,可有效降低火灾下预应力结构混凝土爆裂风险;混凝土及预应力混凝土结构应满足火灾时不爆裂、火灾下不坍塌、火灾后可修复的抗火设计目标;火灾下防爆裂混凝土合理纤维掺量、混凝土及预应力结构构件高温爆裂机理及预测模型、活性粉末混凝土(RPC)高温爆裂规律、RPC热-力耦合本构关系及其结构构件抗火性能、温度-荷载路径对结构构件高温性能的影响、高层混凝土结构和地下空间结构抗火性能等方面应予关注.     

无粘结预应力砼密肋楼盖的优化设计应用

对于无粘结预应力砼密肋楼盖进行优化设计,在安全可靠的前提下,通过目标函数对该项目进行研究,使楼盖设计更为经济合理,并在此基础上进行造价分析。得到楼盖结构体系的经济技术指标后,综合分析力学、使用功能、建筑装饰、施工管理等几方面因素,最后得出优选方案。     

无粘结预应力砼密肋楼盖的优化设计应用

对于无粘结预应力砼密肋楼盖进行优化设计,在安全可靠的前提下,通过目标函数对该项目进行研究,使楼盖设计更为经济合理,并在此基础上进行造价分析。得到楼盖结构体系的经济技术指标后,综合分析力学、使用功能、建筑装饰、施工管理等几方面因素,最后得出优选方案。     

预应力混凝土简支T形梁桥主梁的优化设计

对公路常用的简支T梁选取截面高度,翼缘板宽度、高度,跨中和支点预应力筋距底边的距离及预应力筋截面面积作为设计变量,以T梁造价作为目标函数,并以现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》为依据, 提出了预应力混凝土T梁的优化设计方法。编制的优化计算程序可以满足设计者对任意桥长(中、小跨径)、桥宽和设计荷载等级的预应力混凝土简支T梁进行优化设计。最后对程序计算结果加以分析并提出实际施工的修正值。     

移动荷载作用下简支梁最大挠度的一种实用算法

推导了简支梁抠工影响线方程,利用最优化原理中抛物线法近似计算简支梁在移动荷载作用下的最大挠度,并且编制了相应的计算程序。     

火灾下预应力混凝土梁板非线性分析

常温下预应力混凝土结构中的预应力筋处于高应力状态.若因高温作用使预应力筋的预应力水平发生锐减,将给预应力混凝土工程带来灾难性的后果.因此,本文就应用ANSYS软件对火灾下预应力混凝土梁板非线性分析进行了尝试.在提出了常温下预应力混凝土受弯构件在有效荷载作用下的安全系数的概念,并推导出其数学表达式之后,通过大量的计算分析,得出了板中预应力筋抗火混凝土保护层厚度建议取值和梁中预应力筋梁侧抗火混凝土保护层厚度建议取值,为进行预应力混凝土结构抗火设计提供了参考依据.     

预应力对体外预应力简支钢梁自振频率的影响

利用有限元方法建立了体外预应力简支钢梁的有限元模型,对不同预应力值及预应力筋不同偏心距布置条件下简支钢梁的自振频率进行动力仿真分析。通过仿真结果分析预应力大小对自振频率的影响规律及影响程度,最后给出了预应力值与桥梁自振频率的定量关系,为开展预应力简支梁中有效预应力的识别提供了一定的理论支撑。     

热载下钢筋混凝土矩形简支薄板的自由振动

为了得到工程结构中热载作用下钢筋混凝土矩形薄板的自由振动规律,基于刚性板和小挠度理论,按照iliushin小弹塑性理论和Hognestad等建议的混凝土本构模型,建立了混凝土薄板下应力-应变的非线性弹性本构方程,推导了热载作用下钢筋混凝土矩形薄板的动力方程.利用Galerkin原理,得到了四边简支钢筋混凝土矩形薄板在温度均匀变化时的非线性动力方程及其解析解.结果表明:板的材料弹性常数、几何尺寸(长宽比)、相对厚度和温度对薄板的固有频率具有一定的影响.     

简支转预应力连续结构受力特性分析

在公路桥梁建设中,简支转预应力连续结构是一种颇受青睐的结构型式,这种结构不仅具有简支梁桥施工简便的优点,而且保证了桥梁的连续性。文中分析先简支后连续体系型式的特点、受力特性,并与悬臂转连续的体系转换方法进行分析比较。     

简支转连续梁桥二次预应力筋张拉参数优化

简支转连续梁桥二次预应力钢束的合理配置对成桥后的应力储备和线形有着重要影响.通过有限元计算分析了二次预应力筋张拉参数(长度、根数、张拉控制应力)对结构的影响,改变张拉参数进行若干组有限元计算,生成BP神经网络样本,将其作为遗传算法寻优的子程序识别出最优的二次预应力筋张拉参数.襄樊四桥的工程实例亦表明,该方法获得了较为满意的优化结果.     

四边支承预应力混凝土双向板内力重分布

GB50010、JGJ92和ACI318等国内外设计规范关于无粘结筋应力增量的计算和弯矩调幅设计都是针对单向受力梁板提出的,四边支承预应力混凝土双向板中无粘结筋应力增量的计算及这类板的弯矩调幅计算尚属空白.针对这一问题,采用ABAQUS大型有限元软件建立了无粘结预应力混凝土四边支承双向板有限元分析模型.考察了非预应力筋屈服强度和综合配筋指标对无粘结筋应力增量以及支座控制截面弯矩调幅系数的影响规律.分析结果表明:在正常使用阶段无粘结筋应力增量随综合配筋指标增大而增大,随非预应力筋屈服强度的提高而增大;在承载能力极限状态无粘结筋应力增量随综合配筋指标增大而减小,随非预应力筋屈服强度的提高而增大;弯矩调幅系数随综合配筋指标增大而减小,随非预应力筋屈服强度提高而减小.建立了无粘结筋应力增量及弯矩调幅系数计算公式,为四边支承无粘结预应力混凝土双向板设计计算提供依据.     

预应力混凝土结构总变形计算统一方法

论述了对预应力筋及预应力效应的认识,认为可以将预应力筋的工作分成两个阶段：第一阶段是由张拉到预应力筋有效预应力σpe的建立,这一阶段视预应力筋为能动的作用者,将预应力引起的等效荷载作为外荷载来对待（可作为恒载来对待）;第二阶段是当预应力过程结束后,预应力筋抗拉强度设计值fpy中高于有效预应力σpe的富裕部分（fpy-σpe)又像普通钢筋一样被动地提供抗力。在此基础上,建立了与普通混凝土结构变形计算相协调的预应力混凝土结构总变形统一方法。从理论体系上实现了作者建立的承载力计算方法的统一。     

两邻跨受火RC三跨连续板抗火性能试验研究

为了了解钢筋混凝土连续板在火灾下的变形规律和破坏机构,采用自行研制的燃油火灾试验炉,对足尺钢筋混凝土三跨连续板进行了恒载下两邻跨受火的试验研究.试验结果表明:钢筋混凝土连续板在升温过程中受火跨经历了较复杂的变形过程,且降温后存在较大的残余变形;连续板在火作用下产生了剧烈的内力重分布;其破坏机构与常温下相比有巨大差别,破坏铰出现在受火中跨靠近受火边跨的板负筋截断处,破坏时连续板被分解为两个受力单体:两块带悬臂的简支板.