高温下混凝土裂缝对温度场的影响

通过对带(预制)裂缝混凝土试件进行明火升温试验,研究高温下裂缝对混凝土温度场的影响.依据传热理论分析建立带裂缝混凝土试件截面温度计算模型,然后用数学软件MATLAB进行数值计算并与试验结果进行对比.结果表明:高温下裂缝区域的主要传热方式为热传导;相对于无裂缝处,有裂缝处测点温度更高;总体上测点的温度随裂缝宽度的增大而增大,远离裂缝的测点温度受裂缝的影响较小;不同测点的计算与实测升温曲线总体变化趋势一致,依据传热理论分析建立的带裂缝混凝土试件截面温度计算模型较为可靠.     

非膨胀型防火涂料等效热传导系数研究

基于防火涂料标准耐火试验方法,对涂覆非膨胀型防火涂料的钢板试件和工字型钢试件进行了耐火试验,用所得的试件升温曲线计算非膨胀型防火涂料的热传导系数随涂层温度变化曲线.提出将涂层温度为400~800℃时的热传导系数平均值作为涂层等效热传导系数,并用以进行被保护钢构件火灾下升温计算,所得钢构件的升温曲线与试验测得的升温曲线符合良好.参数分析表明,等效热传导系数与试件截面形状系数无关,与涂层厚度相关,表明用小尺寸钢板试件耐火试验结果计算所得的等效热传导系数可用于预测其他被保护钢构件在火灾下的升温.对不同涂层厚度热传导系数进行线性拟合,提出以涂层厚度20mm时的等效热传导系数作为非膨胀型防火涂料等效热传导系数特征值.     

大体积混凝土隧道裂缝分析及软件开发

对南昌市青山湖湖底隧道大体积混凝土温度进行现场测试,并量测隧道侧壁贯穿裂缝.采用ANSYS分析软件,对隧道温度应力、冷却管温度场、钢筋的布置进行仿真分析.在仿真分析过程中,除了沿用传统的弹性估算法、增量差分法外,还采用了弹塑性理论、混凝土松弛系数和蠕变方程、多荷载步模拟现场温升、加速收敛弧长法等方法,并运用"单元生死"方法来模拟模板拆除对隧道温度应力的影响,通过研究应力-时间曲线,分析隧道混凝土在升温阶段开裂的原因.     

高温下无粘结预应力混凝土扁梁试验研究

通过自行研制开发的大型拼装式多功能电力加热炉,按照ISO 834标准曲线升温,对26根无粘结预应力混凝土扁梁试件进行高温下试验研究。试验中观测了试件表面出现的渗水、油脂流淌与混凝土爆裂及外观颜色变化等宏观现象,研究了高温下试件变形、无粘结预应力筋的应力等力学性能的变化规律,分析了不同初始荷载、混凝土净保护层厚度及综合配筋指标等主要因素对其高温下力学性能的影响。试验结果表明：高温下试件发生动态连续变形,升温初期跨中挠度增加较小,温度较高时跨中挠度增长较大;预应力变化比较复杂;在同等升温条件下,试件承受的初始恒载越大,挠度变形也越大;增加混凝土保护层厚度,能延缓其内部钢筋的升温,提高试件的抗火性能;综合配筋指标q₀较小的试件抵抗高温变形的能力较差。图21表3参16     

高温对高强混凝土往复加载粘结性能的影响

对1 0个高强混凝土粘结试件进行了往复加载试验,通过分析比较试件的荷载位移滞回曲线,研究了高温后加载时的最高受火温度和冷却方式以及高温加载时最高受火温度对试件粘结性能的不同影响。研究结果表明,高温后加载试件比高温中加载试件的粘结性能退化显著;水冷试件比气冷试件粘结性能退化显著;超过2 5 0℃后,冷却方式比温度对高强混凝土粘结性能的影响显著。     

不同构造下轻质底层抹灰石膏耐火性能试验研究

采用轻质底层抹灰石膏分别掺入玻璃纤维或挂网构造,对其保护的钢板和钢管混凝土束试件在室内火灾标准升温曲线下开展耐火试验,根据温度曲线结合规范公式计算出不同构造下轻质底层抹灰石膏高温下等效热传导系数,并评估其保护的钢管混凝土束试件耐火性能。试验表明,采用轻质底层抹灰石膏加挂网的防火保护构造能够满足钢结构防火保护要求。钢板试件在受火过程中能保持完整,升温缓慢,试验140 min后,温度基本保持在500℃左右,隔热效果良好。钢管混凝土束构件在受火140 min后,截面所有测点的温度均不超过200℃,表明此种防火保护构造对钢管混凝土束构件具备较好的防火性能。     

不同火灾升温曲线下隧道内温度场分布规律研究

基于升温曲线确定隧道火灾场景的描述方法,可以用隧道标准火灾曲线或基准曲线对火灾情况进行描述。确定火灾情况下隧道温度计算方法,结合衬砌材料在高温时的热工参数,根据有限单元法计算了隧道衬砌在5种标准火灾曲线和三种不同最高温度的基准曲线下的温度分布,给出了火灾高温下衬砌结构内部的温度场分布情况,总结出影响隧道衬砌结构温度分布的最主要因素为火灾的最高温度和持续时间;并给出了典型HC曲线下隧道衬砌内部的温度场拟合公式,为后续的衬砌结构热力耦合分析提供了依据。     

不同过火条件对混凝土抗压强度影响的试验研究

制作了不同强度等级的混凝土试件,在给定温度的火中燃烧特定时间,用水冷却后,进行了混凝土抗压试验,分析了过火温度和过火时间对混凝土强度的影响规律,得出了一些有意义的结论。     

东北落叶松耐火性能的试验研究

为了研究木材的耐火性能,对14个东北落叶松实木试件进行了燃烧试验.对其中一半的试件采用YS-W0012型阻燃剂涂刷处理,研究阻燃剂对木材耐火性能的影响.试件共分成四组,分别燃烧15min、30 min、45 min及60 min.通过在试件不同深度插入热电偶获得试件燃烧60 min内不同点处的温度—时间曲线.结果表明,在同一燃烧时间试件内部离表面距离越远温度越低.同时对试件的炭化深度和炭化速率进行了研究.试验结果表明,木材的炭化速率是可预测的,对木材表面采用YS-W0012型阻燃剂涂刷处理后,在曝火的早期阶段木材的耐火性能有一定的改善.     

高温下带栓钉连接件型钢混凝土界面剪力传递性能研究

通过20个高温下带栓钉连接件型钢混凝土短柱推出试验及2个常温下的对比试验,研究其破坏形态、荷载-滑移特性、界面剪切承载力等。试验结果表明：高温下带栓钉连接件型钢混凝土推出试件的破坏形态与常温下大致相同,破坏以栓钉外侧混凝土劈裂为主;与常温下试件的荷载-滑移曲线相比,高温下推出试件荷载-滑移曲线的上升段相对平缓,在较小的荷载作用下即产生相对滑移,滑移刚度相对减小;当升温最高温度的持续时间相同时,试件的界面剪切承载力随最高温度的提高而降低,其中从常温到最高温度达到400℃以前,试件的界面剪切承载力随最高温度提高下降很快,而最高温度超过400℃以后,界面剪切承载力随最高温度提高下降的趋势减缓;当升温最高温度一定时,随着最高温度持续时间的增加,试件的界面剪切承载力降低。引入高温下界面剪切承载力影响系数,提出高温下带栓钉连接件型钢混凝土界面剪切承载力计算式,计算结果与试验结果相比总体偏于安全。     

火灾后钢筋混凝土结构火灾温度的判断方法

对火灾后钢筋混凝土结构火灾温度的现行判断方法进行了论述,并说明了各种方法的具体使用,以准确判断火灾后钢筋混凝土结构火灾温度,从而为判断火灾后混凝土结构损伤程度和进行结构修复提供依据。     

Temperature and structural responses of a single-section utility tunnel throughout fire exposure

In this study, fire tests of four single-section scaled-down utility tunnels were conducted. By analyzing temperature and structural responses of the utility tunnel throughout the fire exposure, the effects on the fire behavior of two different construction methods, cast-in-situ and prefabricated, and of two different materials, ordinary concrete and full lightweight concrete, were explored. The results of the study showed that the shear failure of the cast-in-situ utility tunnel occurred at the end of the top or bottom plate, and the failure of the prefabricated utility tunnel occurred at the junction of the prefabricated member and post-cast concrete. As the temperature increased, the temperature gradient along the thickness direction of the tunnel became apparent. The maximum temperature difference between the inner and outer wall surfaces was 531.7 °C. The highest temperature occurred in the cooling stage after stopping the heating, which provided a reference for the fire protection design and rescue of the utility tunnel. The displacement of the top plate of the prefabricated utility tunnel was 16.8 mm, which was 41.8% larger than that of the cast-in-situ utility tunnel. The bearing capacities of the ordinary concrete utility tunnel and full lightweight concrete utility tunnel after the fire loss were 27% and 16.8%, respectively. The full lightweight concrete utility tunnel exhibited good ductility and fire resistance and high collapse resistance.     

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。     

火灾后隧道衬砌混凝土力学性能及微观结构实验研究

为研究火灾后隧道衬砌结构的损伤程度和性能特征,对火灾后隧道衬砌混凝土进行抗压强度试验和超声检测,分析不同受火时间(2,3,4 h)下,隧道衬砌混凝土剩余抗压强度和超声波声速变化的规律.结果表明:200～800℃范围内,不同受火时间下,受火温度和剩余抗压强度、超声波声速和剩余抗压强度都有较好的线性关系,且随受火时间增大,...     

电缆隧道火灾分析及计算机模拟

对电缆隧道火灾进行了分析,应用火灾动力学模拟软件FDS对电缆隧道火灾过程进行了计算机模拟,并对其火灾发展过程和防火保护措施进行了初步讨论。结果表明,电缆隧道为高火灾危险场所,在火灾情况下,隧道内维持较高温度,电缆将持续燃烧,火灾具有发展迅速、结构可能严重损伤、烟气量大、有害气体浓度高、扑救困难等特点,对其火灾危害性应引起足够重视。     

综合管廊内防火隔板对电缆火蔓延的影响

以苏州城北路综合管廊标准段为参考建立FDS全尺寸火灾数值仿真模型,模拟分析综合管廊电力电缆舱室发生火灾时的火势发展形势、温度分布。在管廊左、右两侧设置了4层电缆,分有、无防火隔板两个场景研究防火隔板对火势发展及温度分布的影响。结果表明：未设置防火隔板时,管廊内发生火灾时火势的发展方向首先以横向蔓延为主,顶部电缆随着火势的扩大及烟气聚集传热发生燃烧最后向管廊的其他区域蔓延。设置防火隔板后,竖向火的蔓延时间延缓了约40%,管廊内最高温度降低约18%。     

隧道火灾造成混凝土损伤检测评估与处置探讨

本文以高速公路吉坑隧道内严重火灾事故处置为例,针对隧道火灾事故造成混凝土损伤进行检测评估,并对重度、中度、轻度混凝土烧伤区分别采取不同措施处置,从技术上进行分析总结经验,为类似问题处置提供参考。     

汕头海湾隧道消防减灾设计研究与应用

以汕头海湾隧道工程为依托,通过调研相关规范和工程实例、同步开展火灾实验和数值模拟分析,对消防减灾设计中的火灾规模、控烟排烟模式、自动报警及消防灭火措施等几个关键技术难题进行了应用研究。结果表明,当隧道设置自动灭火系统时,即使隧道允许货车拖车通行,火灾规模也可按50 MW进行设计;当隧道采用集中排烟模式时,隧道顶板温度低于900 ℃,烟气蔓延范围小于300 m,温度影响范围为火源两侧10 m,能见度影响范围为火源两侧5 m,CO体积分数小于临界危险值5×10-4,疏散环境良好;当隧道设置两种不同的火灾探测器时,60 s内可完成报警,水下长大隧道应设置消火栓、灭火器和自动灭火系统,优先采用泡沫-水喷雾联用灭火系统,消防时3个灭火分区同时动作。     

火灾高温下混凝土计算机层析识别实验研究

为了研究火灾高温环境下隧道衬砌混凝土内部结构的损伤效应,在 100~800 ℃温度范围内,采用 CT 扫描、SEM 扫描电镜对混凝土的微观结构进行探测,建立裂隙率、裂隙长度、最大孔隙含量与温度的量化关系。研究表明：火灾发展过程中,混凝土内部结构产生了裂纹,且随火灾发展逐渐扩张;随着温度升高,混凝土的孔隙率、孔喉长度与宽度呈指数型函数上升趋势,表明混凝土细观结构损伤不断累积;最大孔隙的体积含量随火灾温度增加保持先增后减的变化特点。由扫描电镜结果发现,水泥硬化体在高温作用下逐渐膨胀脱水,是混凝土细观结构损伤的重要原因。     

用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板抗火性能试验研究

针对粘贴CFRP布用有机胶软化点过低的问题,研制出600℃时强度不低于常温强度的无机胶。为探索用无机胶代替有机胶粘贴CFRP布提高加固结构抗火性能的可行性,进行了5块用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板的抗火试验。考虑到高温时CFRP布在绝氧条件下强度降低较为缓慢的特点,试验前分别选用厚型隧道防火涂料和厚型钢结构防火涂料对其进行防火保护。试验板先按ISO 834标准升温曲线升温1.5h,再自然降温1.0h。各板底纵向CFRP布经历最高温度为90~300℃,火灾下跨中最大新增位移介于计算跨度的1/438~1/95。经历火灾后,CFRP布完好,无机胶与混凝土板可靠粘贴。试验结果表明:采用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板,厚型隧道防火涂料和厚型钢结构防火涂料均能达到对CFRP布进行控温和绝氧的目的,前者防火效果明显优于后者;用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板采用防火涂料保护后,火灾下和火灾后CFRP布与混凝土板均可有效共同工作。