轻骨料钢管混凝土柱受火作用下热响应试验研究及数值分析

由于钢材和轻质混凝土的共同作用,使得轻骨料钢管混凝土结构可有效减轻自重并提高其耐火性能。为分析钢管轻骨料混凝土结构在高温下的力学性能劣化规律,需要确定构件的温度场分布。利用火灾试验炉对4根试件进行高温试验,测量构件不同截面的热响应,选择材料热工参数,对比试验结果,采用有限元软件分析钢管轻骨料混凝土柱受火作用下的热响应,建立合理的数值分析模型,该研究成果可作为进一步分析轻骨料钢管混凝土结构受火作用下力学性能的基础。     

混凝土火灾损伤本构模型研究

混凝土材料在高温作用下的力学性能研究对混凝土结构防火设计和火灾损伤评估具有重要意义。构建了混凝土火灾损伤本构模型,引入热损伤反映温度对混凝土弹性模量、抗拉强度、抗压强度等力学参数的影响,考虑到混凝土受拉和受压状态下的不同的损伤特性,将混凝土材料的损伤分为受压损伤、受拉损伤和热损伤三种。建立了损伤演化、塑性流动以及内变量演化方程,通过塑性-损伤耦合,描述了不同温度和应力状态下混凝土的应力-应变特性,证明了模型严格符合热力学定律。利用所建立的本构模型对不同温度下的混凝土单轴拉伸、压缩试验进行了模拟计算,计算结果与试验结果能较好地吻合,证明了模型的合理性。     

预应力钢筋高温蠕变试验研究及有限元分析应用

通过对高强预应力钢筋进行高温蠕变试验 ,建立了预应力钢筋的高温蠕变和蠕变率力学模型 ,采用该模型对预应力混凝土结构的高温预应力损失及火灾下的结构行为进行了有限元分析 ,通过算例提出预应力钢筋高温蠕变引起的附加预应力损失估算公式。有限元分析表明对火灾下的预应力混凝土结构必须要考虑预应力钢筋的高温蠕变作用。     

火灾作用下混凝土双向简支板的挠度计算

小挠度薄板理论可以用来确定混凝土双向板正常使用时的挠度,当用于计算火灾作用下处于大挠度的双向混凝土板挠度时则会带来很大误差。在引入弹性板的大挠度微分控制方程后,考虑外加荷载与高温的共同作用,并计及高温下材料特性的变化,对火灾作用下钢筋混凝土双向简支板的挠度随温度的变化进行了分析。引入无量纲量,对大挠度微分控制方程进行无量纲化处理,并以无量纲板均布荷载为摄动参数,结合Galerkin方法提出了钢筋混凝土双向简支板火灾作用下挠度的计算式,计算结果与试验结果吻合较好,可为火灾作用下板的大挠度分析提供依据。研究结果表明:火灾作用下混凝土板的挠度与外加荷载和热弯矩均有关,与热弯矩成线性关系,而与外荷载则成非线性关系;当没有热弯矩时,挠度主要由外加荷载确定;当外加荷载恒定时,挠度则主要由热弯矩引起。     

城市隧道混凝土墙火灾行为数值模拟研究

为探究火灾作用下城市隧道混凝土墙的火灾行为规律,用有限元软件ABAQUS 建立三维混凝土墙数值模型,对其结构温度场分布进行数值模拟,分析得到墙体厚度、保护层厚度、火灾荷载比等因素对墙体变形的影响规律。结果表明：在火灾高温作用下,城市隧道混凝土墙受火面温度迅速升高,且由于混凝土的热惰性,内部会形成较大的温度梯度;混凝土墙体单面受火时的挠度变化规律可分为三个阶段,且火灾高温作用引起材料性能急剧劣化造成的截面中和轴偏移是影响墙体挠度变化的主要原因;混凝土墙体厚度、保护层厚度及火灾荷载比等因素对混凝土墙的火灾行为及其耐火性能均有一定影响,同时墙体挠度随火灾持续时间的增加而增大。     

火灾作用下混凝土双向简支板的挠度计算

小挠度薄板理论可以用来确定混凝土双向板正常使用时的挠度,当用于计算火灾作用下处于大挠度的双向混凝土板挠度时则会带来很大误差。在引入弹性板的大挠度微分控制方程后,考虑外加荷载与高温的共同作用,并计及高温下材料特性的变化,对火灾作用下钢筋混凝土双向简支板的挠度随温度的变化进行了分析。引入无量纲量,对大挠度微分控制方程进行无量纲化处理,并以无量纲板均布荷载为摄动参数,结合Galerkin方法提出了钢筋混凝土双向简支板火灾作用下挠度的计算式,计算结果与试验结果吻合较好,可为火灾作用下板的大挠度分析提供依据。研究结果表明：火灾作用下混凝土板的挠度与外加荷载和热弯矩均有关,与热弯矩成线性关系,而与外荷载则成非线性关系;当没有热弯矩时,挠度主要由外加荷载确定;当外加荷载恒定时,挠度则主要由热弯矩引起。     

高温下钢管混凝土柱耐火性能分析

在合理确定火灾下钢管混凝土柱受火模型的基础上,假定钢管与混凝土完全接触,采用增大混凝土比热的办法解决混凝土中温度滞后的现象,考虑高温下材料力学及热工性能的变化特性、混凝土瞬态热应变的影响,运用有限元程序ansys,对钢管混凝土耐火性能进行理论分析,计算结果与试验结果吻合较好。此项研究为深入了解钢管混凝土柱的耐火极限和高温下的力学性能创造了条件。     

热-力耦合作用下聚丙烯腈纤维混凝土力学性能研究

在探寻聚丙烯腈纤维对混凝土在高温作用下力学性能与变形性能的改善作用和对声发射特性的影响,研究了基准混凝土与聚丙烯腈纤维混凝土在预设30%极限荷载作用下,分别在20、200、400、600、800℃高温作用下的力学性能与变形性能,并且通过声发射检测系统实时监测混凝土在热-力耦合作用下的损伤。结果表明,聚丙烯腈的加入,可以有效提高混凝土的抗压强度残余率,抑制混凝土的高温膨胀变形,改善了混凝土能量的吸收与耗散。     

火灾后混凝土结构耐久性的若干研究

火灾对混凝土结构的安全性和适用性带来了严重的危害,而对其耐久性造成的危害同样不可忽视。由于火灾的高温和含氯烟雾作用,混凝土结构存在严重氯离子侵蚀问题。火灾的高温导致混凝土结构碳化,同时,火灾后的混凝土结构也存在着硫酸盐侵蚀等其他一些比较常见的耐久性问题。火灾对混凝土结构耐久性诸多影响的作用机理有别于通常状况,在深入研究火灾影响混凝土结构耐久性各种因素的作用机制的基础上,提出利用特殊的氯离子扩散模型来评估火灾后混凝土结构抵抗氯离子侵蚀耐久性能;引入混凝土结构内部温度场分布理论来评估火灾后混凝土结构碳化剩余寿命。     

考虑热传导-蒸汽压耦合作用的混凝土高温破坏行为解析方法研究

针对火灾高温下混凝土处于热传导-蒸汽压耦合作用受力特点,以与物质移动理论相结合的非线性分析方法为研究平台,借鉴既有的基于物质移动理论的杆单元网络模型,研究考虑热传导-蒸汽压耦合作用的混凝土高温破坏行为解析方法并实现程序化。该解析方法采用刚体单元对混凝土连续体进行离散化处理,采用三维杆单元网络表征混凝土内部热传导与开裂前后蒸汽压不同移动规律。所采用的解析方法可以准确反映火灾高温下混凝土开裂直至爆裂的真实破坏形态,以期为混凝土高温破坏行为研究提供了可行方法。     

火灾下钢筋混凝土剪力墙温度场数值模拟

为了研究配筋率、升温曲线、多面受火、传热系数等因素对钢筋混凝土剪力墙温度场的影响,利用COMSOL多物理场建模与仿真软件对火灾下钢筋混凝土剪力墙温度场进行模拟,并得到不同因素变化条件下的剪力墙的温度场分布规律,模拟结果与试验结果符合良好.对温度场模拟中各参数对温度场的影响进行了讨论,结果表明:受火时间越长,钢筋混凝土剪...     

三面受火钢筋混凝土梁温度场非线性分析

根据三面受火钢筋混凝土梁离散体积单元的能量守恒原理，建立了有限差分平衡方程，在合理确定混凝土热工参数基础上，采用增大混凝土质量热容的方法，考虑混凝土中自由水与结合水的物理化学反应对混凝土温度场的影响。通过编制三面受火钢筋混凝土梁截面温度场非线性有限差分程序，并结合火灾情况下钢筋混凝土梁温度场的试验结果，合理地确定了混凝土质量热容放大系数和混凝土表面换热系数的计算式。结果表明：三面受火钢筋混凝土梁温度场的计算结果与试验结果符合较好，为进一步研究火灾情况下钢筋混凝土梁力学性能和耐火极限提供了条件。     

某钢筋混凝土剪力墙结构火灾后检测鉴定

对火灾后钢筋混凝土构件的科学检测、鉴定,是灾后钢筋混凝土构件能否被合理加固修复的重要前提,结合工程实例,对火灾后建筑结构的检测鉴定进行了全过程分析.     

火灾下保护层厚度对板的温度场研究

根据热传学原理,借助有限元分析软件ANSYS对火灾下钢筋混凝土板的温度场进行了分析,计算出楼板截面的温度随保护层厚度分布规律,为结构的设计提供了方便。     

基于纤维梁模型的火灾下多层混凝土框架非线性分析

为分析和模拟多层混凝土框架结构在火灾下的反应规律及其破坏过程,基于建筑结构分析中常用的纤维梁单元,建立了钢筋混凝土梁、柱构件的火灾破坏数值模型。模型将构件截面划分成多个纤维,可以考虑构件截面的不均匀温度场分布以及材料非线性和几何非线性问题。对单层单跨混凝土框架进行火灾反应分析,并与试验结果进行比较,验证了此数值模型的准确性。通过对多层框架进行火灾反应模拟,比较不同火灾场景的模拟结果,分析其反应规律以及破坏过程。结果表明,纤维梁单元模型可以较好地模拟钢筋混凝土结构的受火破坏过程,并且火灾发生的位置不同,结构的破坏机制也不同,一定条件下蔓延的火灾比不蔓延的火灾对多层混凝土框架结构的破坏性更大。分析结果可以为实际结构的防火设计提供参考。     

火灾下混凝土简支板等效火灾荷载的简化计算

根据热传学原理,得出高温下钢筋混凝土板截面温度场的分布,计算出火灾下钢筋混凝土简支板极限抗弯承载力,得出钢筋混凝土简支板的等效火灾荷载,为火灾下钢筋混凝土极限抗弯承载力的计算提供了方便。     

火灾下钢筋混凝土板温度场的计算

考虑了水蒸气的影响,利用ABAQUS有限元软件对火灾下钢筋混凝土板的温度场进行了分析,计算结果与实验结果吻合较好,从而为进一步深入认识钢筋混凝土板的高温力学性能创造了条件。     

火灾下钢筋混凝土梁非线性有限元分析

为分析钢筋混凝土梁在火灾过程中的温度分布、结构变形非线性变化过程,在三组不同条件下对火灾后钢筋混凝土梁构件内部传热及变形过程进行全过程仿真。基于钢筋混凝土热工特性、温度-应变-应力本构特性,分析钢筋混凝土梁在受火时的温度分布演化过程,以及配筋率、初始载荷和受火时间等参数对钢筋混凝土梁防火承载力的影响。结果表明:火灾中材料强度的降低,自重和初始载荷以及不均匀升温引起的内部应力共同作用引起了构件的整体失稳。初始载荷对梁剩余承载力的影响不大,提高混凝土中钢筋数量能有效地提高钢筋混凝土梁的防火承载力。     

某建筑物火灾后结构损伤评估与加固方案

某9层钢筋混凝土框架结构房屋在6、7层发生火灾,该两层的钢筋混凝土构件受到不同程度的损伤,本文评估火灾对该房屋的损伤程度,并提出相应的加固方案.     

两种常见墙体的热湿迁移特性分析

大多数建筑墙体均为多孔介质材料,多孔介质墙体中湿迁移与热迁移是互相耦合的过程,湿迁移对热迁移有着重要的作用,例如会使热导率明显增加,同时,热过程对湿过程也有着影响作用。基于Fourier定律、Fick定律、Darcy定律,以温度和空气含湿量为驱动势建立了多层多孔介质墙体热湿耦合迁移数学模型,对两种常见墙体（红砖墙体和加气混凝土墙体）进行计算分析。结果表明,加气混凝土墙体比红砖墙体具有更好的保温隔热性能,但更容易发生湿积累和引发湿破坏。