波纹钢腹板-混凝土组合梁抗火性能研究

为了研究波纹钢腹板-混凝土组合梁的抗火性能,建立了波纹钢腹板-混凝土组合梁载火灾高温下的ABAQUS有限元分析模型,并验证了模型的准确性,分析讨论了荷载比、截面尺寸、钢筋直径、波纹钢板厚度和受火面数对波纹钢腹板-混凝土组合梁耐火极限的影响。研究表明：荷载比是影响组合梁抗火性能的主要因素,荷载比越大,组合梁的耐火极限越小;截面尺寸对组合梁的影响显著,随着截面尺寸的增大,组合梁的耐火极限增大,抗火性能越好;随着钢筋配筋率增大,组合梁的耐火极限显著增加。     

高温下预制装配式型钢混凝土梁抗火性能研究

为了解高温下预制装配式型钢混凝土(prefabricated steel reinforced concrete,简称PSRC)梁的耐火性能,利用有限元分析软件ABAQUS建立了外荷载和火灾高温共同作用下PSRC梁有限元分析模型,并验证了模型的合理性,对比分析了PSRC梁与整浇梁耐火性能的差异,讨论分析了现浇部分混凝土强度、型钢屈服强度以及内部型钢截面尺寸对PSRC梁耐火极限的影响。研究表明:整浇梁的抗火性能比PSRC梁的抗火性能略好;型钢截面尺寸对叠合梁的影响显著,随着型钢截面尺寸的增大,叠合梁的耐火极限增加,耐火性能也就越好;在预制部分混凝土强度不变的前提下,同一荷载比下提高现浇部分混凝土强度,耐火极限略有降低;在相同荷载比下,增大内部型钢屈服强度,叠合梁的耐火极限略有提高,但影响不显著。     

新型装配式混凝土框架节点抗火性能有限元分析

为考察一种新型装配式混凝土框架节点的抗火性能,采用有限元分析软件ABAQUS进行模拟火灾分析,研究柱轴压比、梁荷载比、轴压偏心率、混凝土保护层厚度、节点连接螺栓直径对节点抗火性能影响。结果表明,所有分析节点耐火极限均能满足规范要求,且在火灾中均以梁变形过大失效;在接近耐火极限时,节点变形速度明显增大,破坏具有突然性;分析参数中,耐火极限随轴压比、荷载比、偏心率的增大而减小,随混凝土保护层厚度、螺栓直径增大而增大,其中轴压比、偏心率和混凝土保护层厚度的变化对耐火极限影响较大。     

橡胶再生混凝土梁高温抗弯性能试验研究

采用30％的再生骨科替代率作为基准配合比,0％、3％和5％的橡胶颗粒替代率配制混凝土进行高温下抗弯试验,得到梁高温下的截面温度分布场、跨中挠度和极限耐火时间,将普通混凝土梁与其进行对比分析,得到通过温度场理论计算橡胶颗粒再生混凝土梁耐火极限的理论分析方法.结果表明,所有类型混凝土粱的截面温度上升曲线具有相同趋势,即上升、平稳、急剧上升,并且温度梯度场和结构构件受热部位有关,距离越近温度梯度越大,距离越远温度梯度越小;混凝土的极限耐火时间随着荷载比的增大而减小,同普通混凝土一样,随着保护层厚度的增大,耐火性也增大.     

免拆超高性能混凝土模板钢筋混凝土梁的受力性能及短期刚度研究

通过4根采用免拆超高性能混凝土(UHPC)模板的钢筋混凝土(RC)梁与2根RC梁的对比试验，研究UHPC模板与后浇混凝土界面的黏结性能、保护层厚度对免拆UHPC模板RC梁的抗弯刚度和承载力的影响，结果表明：达到峰值荷载时，经过拉毛处理的预制UHPC模板与后浇混凝土界面未出现滑移；峰值荷载后至受拉钢筋达到其极限拉应变时，预制UHPC模板与后浇混凝土界面出现轻微剥离；保护层厚度为10mm的免拆UHPC模板RC梁的抗弯刚度和承载力略高于保护层厚度为20mm的梁；但在峰值荷载后，前者较后者的底部模板与后浇混凝土界面处较早地出现沿界面滑移；综合考虑，建议该类梁的保护层厚度取20mm较为合理。采用有效惯性矩法，基于平截面假定，建立了免拆UHPC模板RC梁的截面开裂弯矩和抗弯刚度计算式，计算值与试验值吻合较好。     

方钢管混凝土柱耐火极限影响因素分析

研究了方形截面钢管混凝土柱的耐火性能 ,分析了材料强度、构件截面含钢率、截面尺寸、构件长细比及荷载偏心距、保护层厚度等参数对构件耐火极限的影响。结果表明 ,材料强度、构件截面含钢率、荷载偏心距对方形截面钢管混凝土柱耐火极限的影响不大 ;截面尺寸、构件长细比对方形截面钢管混凝土柱耐火极限的影响较大 ,且截面尺寸越大 ,构件耐火极限越长 ,长细比越大 ,构件耐火极限越短。并指出可以通过涂以一定厚度的防火涂料保证方形截面钢管混凝土柱达到要求的耐火极限     

高强混凝土剪力墙耐火极限的精细模拟与计算

本文对高强混凝土剪力墙在火灾下真实行为建立精细化数值模型，通过建立温度场模型，对受热响应进行对比验证，分析迎火面对流传热系数、综合辐射系数、混凝土含水率等对温度场的影响；建立顺序热力耦合模型，对结构响应进行对比验证，对混凝土强度、保护层厚度、钢筋强度和配筋率进行参数分析，以此研究高强混凝土剪力墙在火灾下平面外变形及耐火极限；基于荷载水平判定准则和温度场计算结果，推导出高强混凝土剪力墙耐火极限计算方法，该方法计算值与有限元模拟结果吻合良好。分析表明：增大对流传热系数对极限温度影响不大；增大综合辐射系数，迎火面附近温度显著增加；增大混凝土含水率对迎火面附近温度影响极小，但对背火面附近温度提升显著。增大混凝土强度，高强混凝土剪力墙平面外变形减小，其耐火极限得到提高；合理增大保护层厚度可以有效提高构件的耐火极限。在耐火等级为一级、二级、三级时，混凝土保护层厚度建议分别取30mm、25mm、15mm;钢筋强度对墙体耐火极限几乎没有影响；高强混凝土剪力墙配筋率越大，耐火极限显著降低。该文提出的耐火极限计算方法对高强混凝土剪力墙的耐火设计提供了支撑。     

预应力钢骨混凝土梁非线性分析

为进一步研究预应力钢骨混凝土梁的工作性能,运用有限条带法,考虑材料非线性,编制计算程序,对其在单调荷载作用下的整个受力过程进行分析。计算得到预应力与普通钢骨混凝土梁在开裂阶段、屈服阶段、极限阶段的荷载、位移值,及混凝土强度、含钢率、有效预应力、非预应力筋配筋率对预应力钢骨混凝土梁荷载—变形关系的影响曲线。结果表明,对钢骨混凝土梁施加预应力,能显著提高构件的开裂承载力和极限承载力,但其延性有所降低;混凝土强度等级越高,梁的开裂承载力和极限承载力越大;含钢率越大,截面刚度越大,构件承载力提高越明显;开裂前阶段,非预应力筋配筋率对构件承载力的影响较小,开裂后,非预应力筋配筋率越大,梁的极限承载力越大。     

高温下再生混凝土梁受剪性能试验研究

对9根不同再生骨料取代率的再生混凝土梁试件进行了常温和标准升温条件下的受剪试验,研究再生粗骨料取代率和初始荷载比等对试件的破坏特征、耐火极限、温度场分布和变形性能等的影响。利用ABAQUS有限元分析软件分别进行试件的温度场分析和顺序热-应力耦合全过程分析,并提出高温下再生混凝土梁受剪承载力理论计算方法和设计计算式。研究结果表明:高温下再生混凝土梁的剪切破坏特征与普通混凝土梁相似,但再生骨料取代率越大,火灾试验后试件表面混凝土的剥落程度越明显;试件的耐火极限随再生粗骨料取代率的增大而提高,随初始荷载比的增大而降低,再生混凝土梁的耐火极限受初始荷载比的影响比普通混凝土梁低;再生粗骨料取代率越大,相同时刻试件内部测点的温度越低,箍筋温度也越低,再生混凝土梁比普通混凝土梁具有更好的耐火性能;在火灾试验末期,随着再生粗骨料取代率的增加,试件的变形增长速率逐渐减小,说明高温下再生混凝土梁斜截面破坏时的延性比普通混凝土梁好;有限元分析结果与试验结果吻合较好;提出的高温下再生混凝土梁受剪承载力理论计算方法和设计计算式均具有可行性,能够分别满足试验和工程设计的要求。     

配工字型钢混凝土梁的剪扭性能数值模拟分析

试验研究了4个配工字型钢混凝土梁试件和1个钢筋混凝土梁试件的剪扭性能，并用ABAQUS软件进行了数值模拟，分析了截面配钢率、混凝土强度、截面尺寸、箍筋间距对梁剪扭性能的影响。结果表明：模拟得到的扭矩-扭率曲线与试验值吻合较好；梁的极限扭矩随着截面配钢率的增大而增大，但当截面配钢率大于3.48%后，对极限扭矩的提高有限；随着混凝土强度的增加，梁的屈服扭矩和极限扭矩均增大，开裂扭率增大；梁的初始刚度、屈服扭矩、极限扭矩和延性均随着截面尺寸的增大而显著提升；提高截面配钢率和降低箍筋间距均可提升梁的延性。     

硅酸钙防火板保护下的CFRP加固混凝土梁耐火设计

随着CFRP在混凝土结构加固中的广泛应用,其防火问题引起关注。但是目前关于高温下CFRP加固构件的防火性能研究成果相对较少。以当前国内外相关研究成果为基础,用有限元程序对加固构件进行高温下的传热分析和力学分析,运用有限元程序在计算机上再现了防火试验的全过程。研究荷载比、CFRP加固量、防火材料厚度以及混凝土保护层厚度等因素对采用硅酸钙防火板保护的CFRP加固梁耐火极限的影响规律,并得到了不同工况下的CFRP加固钢筋混凝土梁的耐火极限,为CFRP加固混凝土梁的防火设计提供了依据。     

方钢管混凝土组合柱抗火性能分析

利用ABAQUS有限元软件,采用顺序热力耦合分析方法,建立方钢管混凝土组合柱耐火性能的有限元分析模型,并通过试验验证模型的可靠性。在此基础上,对影响方钢管混凝土组合柱耐火极限的主要因素进行深入分析。结果表明:混凝土的截面面积、荷载比、长细比及防火保护层厚度是影响组合柱高温下受力性能的重要因素。在有效的防火保护下,组合柱能承担更大的轴向力,比圆截面、方截面柱更具优势;荷载比越大,组合柱耐火极限越低,轴压比小于0. 5时影响更为显著。     

煤矸石混凝土梁受剪性能试验研究

为研究煤矸石混凝土梁受剪性能,对9个煤矸石混凝土梁和1个普通混凝土对照梁进行了受剪试验,分析了煤矸石混凝土梁斜截面破坏形态、开裂荷载和受剪承载力。结果表明：煤矸石混凝土梁和普通混凝土梁受剪破坏形态相似;在同一荷载等级下,煤矸石混凝土梁试件跨中挠度随煤矸石取代率的增加而增大,而达到各试件极限荷载时其挠度值相差不大;斜向开裂荷载随煤矸石取代率的增加而减小,煤矸石混凝土梁较普通混凝土梁降低了19.6%~31.5%;受剪承载力随煤矸石取代率的增加也有降低趋势,煤矸石混凝土梁较普通混凝土梁降低了8.9%~24.0%;此外,剪跨比和配箍率对煤矸石混凝土梁受剪性能的影响与普通混凝土梁相似,受剪承载力随剪跨比的增加而减小,随配箍率的增加而增加;煤矸石混凝土梁受剪承载力计算可采用GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中公式,且计算结果有一定的安全储备。     

硫酸腐蚀钢筋混凝土梁斜截面受剪性能试验研究

化工厂房、污水管道和酸雨等环境中有较高浓度的硫酸,受硫酸腐蚀后,钢筋混凝土梁表层混凝土严重损伤,混凝土强度显著降低,梁受剪性能产生较大变化。考虑混凝土腐蚀层厚度和剪跨比等因素,对硫酸腐蚀钢筋混凝土梁受剪性能进行试验,研究混凝土腐蚀层厚度和剪跨比对钢筋混凝土梁截面应变、开裂荷载、破坏形态、承载力以及挠度等影响规律。研究结果表明:腐蚀梁破坏形态主要受剪跨比影响;随着腐蚀层厚度增加,梁截面应变和开裂荷载增大;承载力减小;变形增大。基于硫酸腐蚀对混凝土强度、剪跨比和截面尺寸等影响,提出硫酸腐蚀钢筋混凝土梁受剪承载力计算式,计算值与试验值吻合较好。     

异形钢管混凝土柱的耐火性能研究

建立圆形、正方形、圆端形、六边形钢管混凝土柱在火灾下的有限元模型,利用现有试验结果验证有限元模型.基于该模型,研究保护层种类、保护层厚度、截面形状和截面周长等参数对钢管混凝土柱耐火极限的影响.分析表明,试件耐火极限随着保护层厚度和截面周长的增加而增大.厚涂型涂料的防火效果优于砂浆的防火效果.在长细比和截面周长相同的情况...     

碳纤维布抗弯加固钢筋混凝土梁的耐火极限分析

编制了碳纤维布抗弯加固钢筋混凝土梁的温度场计算程序和耐火极限分析程序,通过数值分析结果与试验结果的对比,初步验证了程序的有效性。利用上述程序,针对高温下加固梁的受弯破坏形态,就不同构件跨高比、防火涂料厚度、受拉纵筋配筋率、碳纤维布加固量、混凝土保护层厚度、荷载比等共计1728种工况进行了大量计算分析,同时考察了各参数对加固梁耐火极限的影响规律。在此基础上,建立了加固梁的耐火极限简化预测方法。研究结果表明,加固梁的耐火极限随防火涂料厚度、混凝土保护层厚度和受拉纵筋配筋率的增加而逐渐增大,同时随荷载比、碳纤维布加固量和跨高比的增加而逐渐减小,其中荷载比的影响最为显著。     

HRBF500级钢筋混凝土简支梁抗火性能试验

通过5根配置HRBF500级钢筋的混凝土简支梁的三面受火试验,探讨了混凝土保护层厚度、荷载比、试件配筋率等因素对HRBF500级钢筋混凝土简支梁耐火性能的影响。试验结果表明:各试件截面温度场分布接近;混凝土保护层厚度和荷载比对试件耐火极限时间影响较大,试件配筋率对耐火极限影响不明显。混凝土保护层越厚、配筋率越大,耐火极限时间越长;荷载比越大,耐火极限时间越短。     

碳纤维布加固钢筋混凝土板的耐火极限分析

编制了碳纤维布加固钢筋混凝土板的高温全过程分析程序,程序的有效性得到了试验结果的初步验证。针对不同构件尺寸、防火涂料厚度、受拉纵筋配筋率、碳纤维布加固量、混凝土保护层厚度、荷载比等共计6400种工况,进行了碳纤维布加固钢筋混凝土板的高温反应分析,考察了各主要参数对该类加固构件耐火极限的影响规律。在此基础上,建立了该类加固构件耐火极限的实用计算方法。研究结果表明：高温下碳纤维布加固钢筋混凝土板的耐火极限随板的厚度、防火涂料厚度和混凝土保护层厚度的增加逐渐增大,而随碳纤维布加固量和荷载比的增加逐渐减小;其中荷载比的影响最为显著,受拉纵筋配筋率对该类加固构件的耐火极限影响较小。     

偏压矩形钢管再生混凝土柱抗火性能有限元分析

为了研究偏压矩形钢管再生混凝土柱的抗火性能,建立了火灾下柱温度场和力学场分析的有限元模型,并利用已有试验结果验证了模型的有效性。研究了长细比、荷载比、截面周长以及偏心率对偏压矩形钢管再生混凝土柱抗火性能的影响。结果表明:有限元模拟的温度场和力学场与实验结果总体符合。长细比、荷载比和截面周长是影响偏压矩形钢管再生混凝土柱抗火性能的主要因素。长细比越大耐火极限越小而膨胀变形越大,荷载比越大耐火极限越小且膨胀变形越小,截面周长越大耐火极限越大且膨胀变形越大。偏心率对耐火极限和膨胀变形影响较小。     

耐碱玻璃纤维混凝土梁抗剪性能试验研究

为研究耐碱玻璃纤维混凝土梁抗剪性能,对7根耐碱玻璃纤维混凝土梁和5根普通混凝土梁采用静载试验方法进行抗剪性能对比试验.结果表明:耐碱玻璃纤维可有效提高混凝土梁斜向开裂荷载,对极限荷载影响较小;对斜向开裂荷载的提高并不随着纤维体积率的增加而增加,合适的体积率效果最佳;剪跨比越大,耐碱玻璃纤维对混凝土梁斜向开裂荷载提高程度越大;当耐碱玻璃纤维配合箍筋协同抗剪时,正混杂效应不明显,梁斜截面开裂荷载近似两者效果的叠加.