钢筋混凝土T形柱的耐火极限研究

利用数值模拟程序分析了荷载比、计算长度、截面尺寸、荷载偏心率、配筋率和荷载角等参数对ISO834标准升温过程下钢筋混凝土等肢T形柱耐火极限的影响规律。针对不同荷载比、计算长度、截面尺寸、荷载偏心率、配筋率和荷载角共5400种工况进行了四周受火时等肢T形柱的高温反应分析。在此基础上,定量给出了该类构件耐火极限的实用计算方法。研究表明:(a)严格控制荷载比是提高T形柱耐火极限的有效措施。(b)随着计算长度的增加,T形柱耐火极限近似呈直线降低。(c)当荷载偏心率在0和1.0之间变化时,T形柱耐火极限随荷载偏心率的增大而减小。当荷载偏心率在1.0和2.0之间变化时,荷载偏心率改变对T形柱耐火极限影响较小。(d)荷载角对T形柱耐火极限影响较大且影响规律较为复杂。     

钢筋混凝土T形截面梁温度场精确算法

研究标准升温曲线作用下混凝土T形截面梁温度场的变化,对混凝土T形截面梁进行60 min和75 min火灾试验;介绍三维、二维导热微分方程,采用有限元和有限差分的混合方法计算截面温度场,计算中考虑了混凝土、钢筋的热工性能和混凝土的水分蒸发对温度场的影响,计算结果与试验结果吻合较好。实验和计算结果表明,T形梁翼缘内的温度分布与单面受火板相似,腹板内的温度分布与三面受火矩形截面梁相似;T形截面内,腹板角部温度最高,翼缘下部腹板由侧面向核心区温度下降最快。     

钢筋混凝土U形截面梁扭转性能有限元分析

混凝土U形截面薄壁梁广泛应用于城市轨道交通及高架桥结构中,在双线单侧偏心荷载作用下承受扭矩作用,然而该类开口薄壁结构的受扭性能较差,因此需对其扭转性能进行研究。在4根固接钢筋混凝土U形截面梁纯扭矩作用试验的基础上,采用ABAQUS分析软件对试验梁建立有限元模型,分析其扭矩-扭转角曲线、裂缝的开展规律、钢筋应变特征及破坏模式。结果表明：U形截面梁出现弯曲裂缝和剪切裂缝,最终发生弯曲破坏（受拉区纵筋屈服,受压区混凝土压碎）,由跨中及支座截面的翘曲正应力决定;有限元模型对U形截面梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载进行预测,并与已有试验结果对比,结果吻合良好。该建模分析方法可以可靠预测U形梁的开裂、屈服和极限扭矩,能够为后续钢筋混凝土U形截面梁扭转性能的变参数分析及结构设计提供参考。     

高温下钢筋混凝土连续梁的受力性能试验研究

本文介绍6根钢筋混凝土两跨连续梁的高温试验,考察不同加载位置、荷载水平以及单跨或双跨加温等因素下连续梁的变形和内力随温度的变化规律,分析了连续梁的破坏特征和机构等.结果表明,在升温过程中连续梁发生剧烈的内力重分布,塑性铰是一个可变铰,而且可能改变其破坏机构,与常温下具有显著的差异.     

ABAQUS有限元分析钢筋混凝土连续梁内力重分布的影响因素

研究内力重分布是利用BFRP加固钢筋混凝土连续梁的重要内容之一,是计算超静定极限抗弯承载力的基础。为得到钢筋混凝土连续梁内力重分布的影响因素,在跨度和截面高度相同时时,用ABAQUS有限元对6根不同配筋率的钢筋混凝土连续梁进行了分析,分析的结果表明,在跨度,截面高度,加载方式相同时,改变钢筋混凝土连续梁的配筋率对其极限抗弯承载力,在正截面处的受拉钢筋和支座负弯矩处的受拉钢筋达到屈服应力-应变时的最佳的配筋率百分比。通过有限元ABAQUS对6根不同配筋率的钢筋混凝土连续梁分析结果对比,得出了配筋率是影响内力重分布的主要原因之一。     

碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁有限元分析研究

本文利用有限元软件ADINA对碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁进行了基本力学性能的非线形有限元研究.其次,分析了碳纤维布粘贴面积、配筋率及混凝土强度对加固效果的影响.     

FRP加固T形截面混凝土连续梁弯矩重分布的数值模拟

针对实际工程中纤维增强聚合物（FRP）加固钢筋混凝土连续梁的弯矩重分布情况,利用MATLAB软件建立T形截面混凝土连续梁的截面分析原理,采用刚度法对12根T形截面混凝土连续梁在支座与跨中处的弯矩重分布系数进行数值分析。结果表明：不同加固材料加固跨中处模拟得到的弯矩重分布系数随相对受压区高度的增大而减小;极限荷载下在跨中处和支座处模拟出的弯矩调幅系数随纤维布层数的增加而减小;以受压区高度为自变量的跨中处弯矩重分布系数与受压区高度线性相关。     

T形截面梁及其刚架的内力分析

本文对梁的双向抗弯刚度EI不同时梁的转角位移方程和荷载作用下的固端弯矩进行推导。由此导出梁的刚度系数S和传递系数C,并将结果用于弯矩分配法。文中以一单层双跨框架为例,比较本分析法和传统分析法的差别,从而使我们对肋梁楼盖中梁和框架的内力分布有一个新的认识。本文方法和结论,能使配筋更趋合理和经济,可用手算,也可进一步运用于电算,具有实用价值。     

钢筋混凝土连续梁截面高度优化设计

通过对钢筋混凝土多跨连续梁截面高度取值方法的分析和经济比较,提出了可方便地应用于工程设计的连续梁整体优化设计方法。     

钢筋砼T形截面梁的截面延性系数计算

采用接近钢筋砼受弯构件实际受力情况的基本假定,对Ｔ形截面延性进行了分析,推导了较为精确的Ｔ形截面受弯构件截面延性系数的计算公式。     

钢板加固受火后高强钢筋混凝土连续T形梁的试验研究

通过6个受火后高强钢筋混凝土连续T形梁试件采用钢板加固的对比试验,研究了粘贴钢板加固与螺栓锚接钢板加固后试件的力学性能和破坏形态。结果表明：受火后高强钢筋混凝土连续T形梁粘贴钢板加固后,承载力提高39.1%~58.2%,极限位移降低17.8%~53.2%;采用螺栓锚接钢板加固后,承载力提高36.7%,极限位移仅下降4.4%。采用螺栓锚接钢板加固后,初始弯曲刚度与未受火对比试件相当;粘贴钢板加固后,初始弯曲刚度较未受火对比试件明显增大。距跨中越近梁底钢板拉应变越大,越靠近跨中应变变化梯度越大。受火后梁底粘贴一层钢板或螺栓锚接一层钢板加固后,位移延性系数提高53.4%~62.0%、能量延性系数提高62.6%~72.6%;受火后梁底和梁顶中支座附近各粘贴一层钢板加固后,其位移延性系数降低8.2%、能量延性系数降低7.2%。采用折算面积法计算钢板加固受火后高强钢筋混凝土连续T形梁的承载力误差为-0.2%~13.2%,符合工程精度要求。     

使用损伤钢筋混凝土柱高温作用下受力性能试验研究与有限元分析

为研究裂缝对火灾下钢筋混凝土结构性能的影响,设计4个足尺寸钢筋混凝土偏压柱试件,以裂缝宽度ω作为损伤指标,加载使其产生ω分别为0.05、0.10、0.15、0.20mm的裂缝,继而对不同使用损伤的柱试件进行四面受火试验。试验研究表明：受火后裂缝宽度发展约为受火前10倍,深度约为受火前3倍;使用损伤愈大,柱极限耐火时间愈短。假定火灾下裂缝宽度、深度开展与受火试验升温时间成正比,采用ANSYS软件对偏压柱截面进行温度场有限元分析。结果表明：有限元分析得出的截面温度与试验实测温度有较好的拟合性;沿柱截面高度方向温度分布存在一个温度畸变平台且使用损伤越大平台越长,导致截面高温下承载力显著退化;沿柱计算长度方向各截面温度分布发生变化,有限元分析中假设沿柱计算长度方向各截面温度分布相同的结论不再适用。提出考虑损伤平台的高温下混凝土柱承载力简化计算模型,显著提高了计算精度,证明了该方法的正确性和可靠性。     

考虑海洋环境损伤的钢筋混凝土框架节点受火性能试验研究

为了研究海洋环境下锈胀裂缝对钢筋混凝土框架节点受火性能的影响,设计了5个配筋相同的足尺钢筋混凝土框架节点试件,以沿梁、柱箍筋方向裂缝宽度最大值为损伤指标,通过快速氯离子侵蚀试验模拟海洋环境下氯离子侵蚀,使4个试件产生不同宽度的锈胀裂缝,然后对4个已损伤框架节点试件以及未损伤的对比节点试件进行火灾试验。结果表明：通过快速氯离子侵蚀试验产生了横向裂缝,其位置与箍筋位置大致相同,其间距与箍筋间距大致相等;初始裂缝宽度对构件高温下的梁、柱端位移变化速率影响显著,锈胀裂缝越宽,构件高温下梁、柱端位移变化速率越快;裂缝的存在加快了热量的传输,导致截面温度场发生畸变;裂缝的存在也会提高钢筋和混凝土的升温速度,加快其力学性能退化,对构件高温下的承载力退化影响显著。     

使用损伤与高温耦合作用下钢筋混凝土梁火灾试验研究与数值分析

为研究不同裂缝宽度对钢筋混凝土梁抗火性能的影响,以混凝土裂缝最大宽度wmax为损伤指标,制作7个钢筋混凝土梁试件,加静载使其产生最大宽度为0.05 mm、0.10 mm、0.15 mm、0.20 mm、0.25 mm、0.30 mm的裂缝,模拟其正常使用时受力状态,并对其进行火灾试验。试验结果表明:不同试件相同位置测点升温大致相同,但截面历经最高温度相差较大,最大温差达到150℃;裂缝宽度越大,试件最终破坏时历经最高温度越小,挠度增长越快。采用ANSYS有限元软件分析梁截面的温度场分布,结果表明:由于初始损伤的存在,相同截面高度处,不同截面沿跨度方向的温度曲线出现波动,裂缝处尤为明显;同一截面,沿截面高度方向的温度曲线出现平台,且裂缝越宽,平台越长,使得截面高温承载力显著退化。提出了考虑裂缝影响的高温作用下混凝土梁承载力简化计算模型,较未考虑裂缝影响的高温作用下混凝土梁承载力的计算精度提高显著。     

无黏结预应力混凝土连续板火灾后的试验研究

对9块12.6m×1.5 m后张无黏结预应力混凝土三跨连续板在火灾后性能进行了检测.试验首先按照ISO834标准曲线升温,到一定时间后采用自然冷却方式进行降温,并维持2.0 kN/m2的使用荷载不变.得出了板的变形及支反力、预应力变化情况,从而得出了灾后内力重分布的规律.裂缝基本没有新的发展,其宽度有所减小.为今后无黏结预应力混凝土结构的灾后行为研究提供依据.     

四面受火胶合木中长柱耐火极限试验研究

通过4组10根胶合木中长柱四面受火的耐火极限试验,研究截面尺寸、持荷水平、阻燃涂料等对胶合木中长柱耐火极限的影响规律。通过理论分析提出了胶合木中长柱基于炭化速度的耐火极限计算方法,并采用有限元软件建立了胶合木柱热力耦合数值分析模型。结果表明,随着持荷水平增加,四面受火胶合木柱耐火极限明显降低,当持荷比由30%增加至50%时,耐火极限平均降低24. 5 min;随着截面尺寸增加,四面受火胶合木柱耐火极限显著提高,当截面尺寸由200 mm×200 mm增加至300 mm×300 mm时,耐火极限平均增加28. 0 min;当胶合木柱表面采用阻燃涂料涂刷后,耐火极限平均增加4. 0 min。胶层、持荷水平和截面尺寸对试件内部距离边缘相同位置处的温度变化无明显影响,表面涂抹阻燃涂料可稍降低试件内部温度的上升速度。垂直胶层方向和平行胶层方向的炭化速度无明显差异,有阻燃涂料处理的木柱炭化速度略小于无阻燃涂料处理的木柱炭化速度。基于剩余截面法计算的四面受火胶合木中长柱耐火极限计算值与试验值的相对误差绝对值的平均值为6. 5%,基本满足工程精度要求。有限元模拟得到的耐火极限与试验值的平均相对误差为8....     

火灾下钢筋混凝土框架结构的全过程分析

通过对钢筋混凝土框架结构火灾环境模拟,分析了框架结构内部的温度场变化过程,并对火灾下框架结构的力学性能进行了全过程分析,真正实现了框架结构火灾反应的全过程分析,为框架的抗火设计提供理论依据。     

考虑海洋环境钢筋锈蚀的混凝土轴压柱受火性能试验研究

为研究受海洋环境钢筋锈蚀后混凝土柱的抗火性能,设计了5根足尺寸钢筋混凝土轴压柱进行试验.采用通电加速氯离子迁移的方式使混凝土柱锈胀开裂以模拟海洋环境损伤,以锈胀裂缝宽度作为损伤指标,控制通电时间使各柱锈胀裂缝宽度分别达到0.05,0.10,0.15,0.20 mm,并对各柱进行使用荷载下的四面受火试验.试验研究表明:在轴压比不变(本文中为0.2)的情况下,柱的裂缝宽度越大,其极限耐火时间越短;裂缝对试件截面经历的最高温度基本无影响;假定等温线与等温线间距正比例分布,基于此假设,对锈蚀钢筋混凝土柱高温下的轴心受压承载力进行计算,计算结果与试验实测值基本一致.     

损伤后混凝土框架结构火灾试验研究

为分析震后火灾环境下混凝土结构的反应,试验设计了3榀足尺单层单跨框架结构,以低周反复水平荷载试验模拟地震动,以框架梁、柱裂缝宽度ω为损伤指标,试件KJ1历经损伤ω=0.5 mm后进行火灾试验,KJ2历经损伤ω=0.1 mm后进行火灾试验,试件KJ3作为对比试验无损伤,直接进行火灾试验。从3榀框架结构的裂缝变化规律、框架柱轴向变形、截面温度场分布、承载力退化等方面进行了对比分析。试验结果表明：损伤后混凝土材料的热传导性能提高,相应截面所经历的最高温度也增高;框架结构的高温变形恢复能力变差,梁截面承载力下降幅度比柱截面大。最后提出了损伤指标与结构抗火性能退化之间的量化关系。     

钢质防火门加强筋和铰链对耐火性能的影响

防火门耐火极限取决于其耐火隔热性和耐火完整性.钢质隔热防火门的耐火隔热性与门芯材料的导热系数和门扇厚度相关,而耐火完整性大都与防火门的结构设置相关.防火门的加强筋和铰链等结构设置不合理,会导致门扇变形过大,进而造成防火门耐火完整性的丧失.通过有限元方法对防火门耐火性能进行分析,并优化其加强筋和铰链的设置,可以降低防火门...