高温后不同冷却条件下钢材力学性能试验研究

对经200 ℃,400 ℃,600 ℃和800 ℃热处理后的Q235钢材在自然冷却和浸水冷却两种冷却条件下的力学性能展开试验研究.描述了高温后钢材的表面特征,定性地探讨了受热温度、冷却方式对高温后钢材力学性能的影响,包括屈服强度、极限强度、弹性模量、伸长率和颈缩率,最后用最小二乘法建立了不同冷却条件下高温后钢材屈服强度和极限强度与热处理温度之间的数学模型,并将试验结果和模拟结果进行了比较.试验表明,高温后,钢材在自然冷却条件下,其力学性能基本不变;而在浸水冷却条件下,其力学性能的变化与热处理温度密切相关,尤其是热处理温度达到600 ℃以后,各项力学性能变化明显.     

不同冷却方式下S280GD+Z钢材高温后力学性能试验研究

为研究高温及冷却方式对不同厚度S280GD+Z钢材力学性能的影响，通过高温、冷却和拉伸试验，对经历20℃～800℃高温后1.0mm、1.5mm和2.0mm厚S280GD+Z钢材在自然冷却和浸水冷却方式下的力学性能进行了试验研究。结果表明：受火温度和冷却方式对S280GD+Z钢材表面特征和破坏模式影响较大，对其弹性模量影响较小；温度低于600℃时，受火温度和冷却方式对S280GD+Z钢材屈服强度、极限强度和伸长率影响较小；温度超过600℃后，自然冷却方式下，不同厚度S280GD+Z钢材屈服强度和极限强度均随受火温度提高而降低；浸水冷却方式下，1.5mm和2.0mm厚S280GD+Z钢材屈服强度和极限强度随受火温度的提高而增大，伸长率随受火温度的提高而降低。将不同厚度S280GD+Z钢材高温后力学性能与其他冷成型钢材比较，认为不同钢材高温后力学性能差异较大。所建立力学参数与受火温度间数学模型可为采用S280GD+Z钢材的冷弯薄壁型钢结构火灾后安全评价与加固设计提供参考。     

高温后Q235钢材力学性能试验研究

通过对高温后Q235钢材力学性能的试验研究,描述了高温后钢材的表面特征,探讨了钢材受热温度和恒温时间对高温后钢材力学性能的影响,并建立了高温后钢材屈服强度-受热温度、极限强度-受热温度、泊松比-应力比和拉伸应力-应变关系曲线拟合方程.试验表明:随着受热温度的升高,高温后钢材的屈服强度、极限强度整体上呈降低趋势,而弹性模量和泊松比则基本不变;恒温时间对力学性能的影响不太明显;所拟合的高温后钢材屈服强度—受热温度、极限强度—受热温度、泊松比—应力比和拉伸应力—应变关系曲线方程均与实测结果吻合较好.     

高强钢筋高温后强度退化研究

为探索高强钢筋高温作用后强度的退化规律,对HRB500钢筋进行了高温后残余强度测试,研究分析了温度、冷却时间对强度的影响。研究结果表明,当受火温度低于600℃时,屈服强度、极限强度、伸长率无明显变化;600℃以后,随着温度升高,钢筋的强度逐渐下降,但其延性增加。通过回归分析,得到了屈服强度、极限强度、伸长率与受火温度的拟合公式,为开展高强钢筋结构抗火性能分析及火灾后损伤评估与鉴定加固提供了一定的理论依据。     

高温作用下再生异形钢管混凝土短柱轴的压力学性能研究

以高温加热温度、钢材保护层厚度、恒温时间为变量,为研究高温作用下再生异形钢管混凝土短柱轴的压力学性能,对10个不同试件进行高温加热后的抗压试验,观察不同温度后试件的受力破坏过程,获取荷载-位移全过程曲线和剩余承载力等数据,并对各参数对其力学性能的影响予以分析。结果表明,高温作用下再生异形钢管混凝土短柱轴的受压破坏过程及形态与常温下基本相同。高温再生异形钢混凝土柱的轴压刚度和剩余承载力退化明显,且温度越高,退化程度越大。当400℃以下时,再生异形钢管混凝土短柱轴剩余承载力衰减不明显,在温度从200℃升高到400℃时,P_u(T)/P_u值从23.0减小到17.0;在400~700℃,随着温度的提高,剩余承载力持续降低,700℃时,P_u(T)/P_u值减小约45.0。     

国产Q690高强钢高温下力学性能试验研究

通过国产Q690高强钢的稳态试验研究,得到20~800℃下钢材的试验现象、应力-应变关系曲线、力学性能参数,并将所得试验结果与相关规范和已有研究进行比较。研究发现：随温度升高,试验后钢材表面及断口形貌区别明显,应力-应变关系曲线的初始线弹性段缩短、极限应力对应应变减小、下降段趋于平缓;弹性模量、屈服强度和抗拉强度等力学性能指标随温度升高而降低;而断后伸长率在200~500℃时相较于常温值有小幅度下降,600℃后明显增加;当温度低于500℃时,不同名义屈服强度折减系数之间存在较大差异。目前已有研究建议的钢材高温力学性能模型并不适用于Q690高强钢,通过试验结果拟合得到了高温下Q690钢力学性能模型,以期用于Q690钢材的钢结构抗火安全评估与设计。     

高温后镀锌钢材和低碳钢材力学性能研究

为了对高温后镀锌钢材和低碳钢材力学性能进行研究,设计并制作了一批试样,对其进行拉伸试验。通过对不同加温后的镀锌钢材和低碳钢材拉伸曲线进行分析,探讨温度对拉伸曲线、屈服强度、弹性模量和极限强度的影响。试验表明,镀锌钢材和低碳钢材拉伸曲线分弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和断裂阶段四个阶段,镀锌钢材、低碳钢材的屈服强度、极限强度、弹性模量随着加温温度的增加而降低;低碳钢材性能受温度的影响小于镀锌钢材;拟合的高温后钢材屈服强度和极限强度曲线与试验结果吻合较好。     

高强Q960钢高温后力学性能试验研究

为了研究高强Q960钢在火灾后的力学性能,对过火温度为300~900℃的高强Q960钢试件进行了稳态拉伸试验,得到其在自然冷却和浸水冷却条件下的应力-应变曲线、弹性模量、屈服强度和极限强度.结果表明:600℃是高强Q960钢强度发生明显变化的临界温度,将试验结果与普通Q235钢、Q345钢和高强Q460钢、Q690钢、S960钢进行比较,发现不同种类钢材经历高温后的力学性能退化程度并不相同;根据试验结果,建立了高强Q960钢高温后力学性能折减系数随温度变化的拟合公式,拟合结果与试验结果吻合较好.     

受火后钢-混凝土组合梁材料性能试验研究

为研究火灾高温后组合梁桥的基本材料力学性能与特征,共制作3片具有代表性的缩尺梁模型：简支 T 形梁、简支箱形梁及连续箱形梁,利用火灾试验炉进行局部三面受火试验,并给出详细的试验方案。通过受火后取样试件与未受火试件的材性试验结果对比,可以发现受火（最高温度在700～900℃）对钢板材料的屈服强度及极限强度均有一定程度的降低,降低幅度为10％～20％;而钢板材料弹性模量随温度升高略有变化,但变化值不大。火灾对混凝土强度材性的影响可以忽略不计,但对其冷却后的材料强度有一定影响,相对于常温混凝土其强度会降低5％左右。     

高强Q460钢高温冷却后力学性能研究

为了评估高强Q460钢高温冷却后的力学性能,采用电炉对高强Q460钢进行加热升温,再采用自然冷却或浸水冷却方式冷却,然后进行拉伸试验,获得了高温冷却后高强Q460钢的应力-应变关系曲线、屈服强度、极限强度、弹性模量和极限伸长率.将高温冷却后高强Q460钢和普通Q235钢的屈服强度、极限强度和弹性模量进行对比.结果表明:高温后高强Q460钢力学性能与常温下力学性能相比有所变化,尤其是当温度超过700℃时,变化基本较大;700℃后,不同冷却方式对高强Q460钢极限强度和极限伸长率影响较大,浸水冷却后钢材的极限强度明显高于自然冷却后钢材的极限强度,而浸水冷却后钢材的极限伸长率则明显低于自然冷却后钢材的极限伸长率;高强Q460钢弹性模量和屈服强度受冷却方式的影响较小;高温冷却后高强Q460钢与普通Q235钢屈服强度、极限强度和弹性模量折减系数存在差异.     

高温后型钢再生混凝土梁受弯试验及承载力计算

为揭示高温后型钢再生混凝土(SRRAC)梁的受弯破坏机理,以高温温度和再生粗骨料取代率为变化参数对12个试件进行不同温度作用后(20,200,400,600℃)的静力单调加载试验,观察并获得不同温度后试件的外观变化以及受力破坏过程和形态,获取了荷载-挠度曲线、截面应变分布和极限荷载等重要信息,然后对各变化参数对试件力学性能的影响进行分析。结果表明:高温后型钢再生混凝土梁的受弯破坏形态与常温下基本相同,表现为弯曲破坏、黏结破坏和斜压破坏三种。高温后型钢再生混凝土梁仍具有较好的后期变形性能,但600℃高温后,梁抗弯承载力下降明显,且全再生混凝土梁承载力下降幅度最大。最后给出了高温后型钢再生混凝土梁剩余抗弯承载力的计算方法。     

Research on mechanical behavior of recycled aggregate concrete after high temperatures

以历经最高温度、再生粗骨料取代率、粗骨料类型、混凝土强度为变化参数,设计和制作了168个再生混凝土标准棱柱体试件,对其进行高温后的物理及力学性能试验。试验中观察了高温后试件的表观变化及其受力破坏形态,获取了再生混凝土的高温烧失率以及各试件的轴心受压全过程应力-应变曲线,通过分析各变化参数对历经高温后再生混凝土的物理及力学性能的影响规律,根据最高受火温度和质量烧失率分别提出高温后再生混凝土轴心抗压强度评估公式。结果表明：随着温度的提高,高温后再生混凝土由青灰色变为棕灰色,最后呈灰白色,出现温度裂缝及剥落现象;烧失率随着温度的提高、取代率的增大和强度的降低而显著增大;温度对高温后再生混凝土破坏形态及力学性能的影响最大,温度越高,其轴心受压破坏时的裂缝带越宽,破坏程度越严重;随着温度的升高,其弹性模量的衰减程度要比峰值应力的大;相比卵石骨料再生混凝土,高温对碎石骨料再生混凝土力学性能的影响更为显著;混凝土强度和再生粗骨料取代率变化对高温后再生混凝土的力学性能无明显影响。基于试验结果提出的高温后再生混凝土轴心抗压强度的评估计算结果与实测结果吻合较好。     

高温后型钢再生混凝土偏压柱的力学性能研究

通过5个高温后和1个常温环境型钢再生混凝土柱的偏心受压加载试验,观察其受力破坏过程及形态,获取极限承载力、应变分布和荷载-变形曲线等重要资料,并对取代率和温度对其力学性能的影响规律予以分析。研究结果表明,火灾温度对型钢再生混凝土偏压柱的受力性能影响较大,随着温度的升高,裂缝出现较早,极限承载力和抗弯刚度降低,但变形延性却增大;取代率对其受力性能有一定影响,随着取代率的增加,再生混凝土的极限压应变及延性增大,而极限承载力略为变小;偏心率对型钢再生混凝土偏压柱的受力性能有一定影响,随着偏心率的增大,极限承载力及抗弯刚度显著降低。     

高温后方钢管再生混凝土偏压柱受力性能试验

对9个方钢管再生混凝土偏压柱在火灾(高温)处理后再进行静力单调加载试验,考察再生粗骨料取代率、最高恒温温度2个变化参数,对试件极限承载力、刚度、位移延性和耗能能力的影响,得到试件受力的全过程和试件破坏形态,获取了极限承载力、荷载-变形曲线、截面应变分布等数据。研究结果表明:高温后方钢管再生混凝土偏压柱受力破坏过程和形态与普通钢管混凝土相似,均经历了弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段;温度对方钢管再生混凝土偏压柱的力学性能有显著影响,随着温度的升高,试件的极限承载力、抗压刚度明显降低;而再生粗骨料取代率的变化对试件的力学性能影响不大。     

高温后型钢再生混凝土短柱轴压性能试验

为研究高温后型钢再生混凝土(SRRAC)柱的轴压性能,以高温温度、恒温时间、型钢保护层厚度、配钢率和配箍率为变化参数,对18个试件进行高温后的静力单调加载试验,观察不同温度后试件的受力破坏过程和形态,获取了质量烧失率、荷载-位移全过程曲线和剩余承载力等数据,并对各参数对其力学性能的影响予以分析。结果表明:高温后型钢再生混凝土柱轴心受压破坏过程和形态与常温下基本相同,均呈灯笼状破坏。高温后型钢再生混凝土柱的轴压刚度和剩余承载力退化明显,且温度越高,退化程度越大。高温后SRRAC柱承载能力降低了13%~50%,其中600℃时下降32%~42%。     

高温后喷水冷却圆钢管再生混凝土界面黏结性能试验研究

为了研究高温喷水冷却后圆钢管再生混凝土的界面黏结性能变化规律,以历经最高恒温温度、再生粗骨料取代率、界面锚固长度为3个变化参数,进行了27个高温喷水冷却后圆钢管再生混凝土试件和2个自然冷却试件（对照组）的静力推出试验,以位移控制的加载方式为主,使自由端的钢管单独受力（核心混凝土不受力）,圆钢管内的混凝土从下向上推出。通过试验观察了圆钢管再生混凝土试件破坏的全过程和形态,获取了加载端和自由端的荷载-滑移曲线,分析了各个变化参数对黏结性能的影响规律。试验结果表明：经过高温喷水冷却后,圆钢管再生混凝土试件加载端和自由端的荷载-滑移曲线形态相似,且和自然冷却试件的曲线相似,同时也和前期做的钢管普通混凝土的曲线具有相似性;加载端和自由端的荷载-滑移曲线大致分为上升段、缓慢下降段和平缓段;并且自由端的初始滑移晚于加载端。定义了极限黏结强度τu和残余黏结强度τr。圆钢管再生混凝土试件表面上应变沿试件高度方向大致呈指数分布。经历消防喷水冷却后,随历经最高温度的升高,黏结强度先增大后减小,在400 ℃时,黏结强度达到最大值,当大于400 ℃时,黏结强度降低。历经高温后试件的平均残余黏结强度分别是常温下试件的1.25倍、1.75倍、1.38倍和1.50倍。再生粗骨料取代率的变化对黏结强度的影响不明显,常温下γ=50%时,黏结强度达到最大值;温度为200 ℃且γ=75%时,黏结强度也为最大。这和自然冷却下钢管再生混凝土的结论类似。锚固长度的增大也使圆钢管再生混凝土试件平均极限黏结强度和残余黏结强度均有不同程度增大。提出了高温喷水冷却后圆钢管再生混凝土极限黏结强度和残余黏结强度的计算公式,用此公式所得计算结果均比较理想。今后对界面黏结性能的研究,可以从增加钢管内壁的粗糙度、钢管内部加入加劲肋和钢管内增设不同长度的螺栓角度进行探讨,进而进一步丰富界面黏结性能的理论研究,以期为消防喷水后建筑结构构件的其他力学性能提供理论基础,同时为现实生活中火灾后钢-混凝土组合结构的灾后评估和加固提供参考。     

高温后型钢再生混凝土梁的受剪性能试验研究

为研究高温后型钢再生混凝土梁的受剪性能,考虑再生粗骨料取代率、温度、混凝土强度等级3个变化参数,设计了17个试件进行不同高温后的静力加载试验。通过试验测试到不同高温型钢再生混凝土梁的物理及力学性能指标,并观察了该类梁高温后的受力破坏过程及形态,获取了其极限承载力以及受力破坏全过程的荷载-挠度曲线等重要资料,并分析了各变化参数对高温型钢再生混凝土梁的初始刚度、峰值荷载、延性系数及能量耗散的力学性能指标的影响规律。研究结果表明:随着温度的升高,型钢再生混凝土梁的质量变轻、初始刚度和峰值荷载降低,延性系数、能量耗散值则先减小再增大。取代率对各力学性能指标影响不大。随着混凝土强度的增大,初始刚度和峰值荷载增大,延性系数变小,能量耗散值基本不变。     

高温后型钢再生混凝土梁的受力性能及承载力计算

为了研究高温后型钢再生混凝土梁的受力性能,以温度、再生粗骨料取代率和剪跨比为变化参数,设计32个试件进行高温后的静力加载试验,观察了高温后试件的外观变化和受力破坏形态,获取其荷载-挠度曲线、截面应变分布和极限承载力等重要参数,分析了各变化参数对高温后型钢再生混凝土梁力学性能的影响,并探讨了其极限承载力计算方法。研究结果表明：高温后型钢再生混凝土梁的表面颜色由灰色变暗黄、表面龟裂,受力破坏形态与常温下基本相同;随温度的升高,试件的极限承载力和刚度逐渐降低,延性变差;再生粗骨料取代率的变化对试件的承载力和刚度影响不大,但对延性有一定的影响;随着剪跨比的增大,试件的承载力和刚度降低,延性却更好。     

高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的受力性能研究

为研究高温后方钢管再生混凝土短柱的轴心受压承载性能,以再生粗骨料取代率和温度为变化参数,设计了24个试件进行轴心受压加载试验,观察高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的受力过程及破坏形态,获取其应力-应变曲线、极限承载力等重要数据,并分析再生骨料取代率、温度对该类新型组合构件轴压性能的影响规律;最后对高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的极限承载力计算方法予以探讨。试验结果表明:随温度的升高,高温后试件的极限承载力和弹性刚度整体上均呈降低之势,延性系数和耗能均先减后增;随再生骨料取代率的增大,高温后试件的极限承载力降低,弹性刚度先增后减,延性系数和耗能均呈增长之势。     

高温后消防喷水再生混凝土残余抗压强度试验研究

为减少火灾对再生混凝土建筑物造成的损失,以再生粗集料取代率、历经最高温度为变化参数,设计了25组高温后消防喷水再生混凝土标准立方体试件进行单轴受压力学性能试验,观察了高温后消防喷水再生混凝土的表观特性和破坏过程,获取了质量烧失率、抗压强度等特征值,分析了各变化参数对高温后消防喷水再生混凝土残余抗压强度的影响规律。结果表明,高温后消防喷水再生混凝土的表面特征受历经最高温度的影响较为显著;试件的质量损失率随再生粗集料取代率的上升而降低,随历经最高温度的上升而上升;破坏形态与常温状态下的普通混凝土相似;抗压强度随历经温度的上升而下降,再生粗集料取代率的上升虽然降低了再生混凝土的受力性能,却增强了再生混凝土的耐高温能力;最后,获得了与试验结果吻合较好的高温后消防喷水混凝土抗压强度计算式。