预应力轴心受拉钢构件高温性能试验及理论研究

进行了3根预应力轴心受拉钢构件高温试验研究。试验结果表明，高温下预应力轴心受拉构件中内置拉索和钢管所承受荷载比例随温度的变化而不断变化。升温初期拉索张力随温度升高不断增大，预应力轴心受拉钢构件轴向位移平稳发展，在达到峰值后，拉索张力随升温时间的延长而不断降低。在临界状态下，轴向位移增长很快， 预应力受拉构件中拉索均被拉断，外部钢管发生不同程度的颈缩现象。在试验结果的基础上，建立了预应力轴心受拉钢构件的有限元分析模型，得到了高温作用下预应力轴心拉杆中拉索张力和预应力钢杆轴向位移的时程全曲线。参数分析的结果表明：在其他条件相同时，预应力轴心受拉钢构件失效时的临界温度随着荷载比的增加而降低；当预应力比小于08时，预应力比对预应力轴心受拉钢构件失效时的临界温度的影响较小，当预应力比等于08时，预应力轴心受拉钢构件失效时的临界温度显著的提高；在其他条件相同时，预应力轴心受拉钢构件失效的临界温度随约束刚度比的增大而增大。最后对高温下预应力轴心受拉钢构件进行了理论分析，推导出预应力轴心受拉钢构件高温下差分计算方法，并以此为基础编写程序。通过计算结果与试验结果的对比，证明了差分计算方法的正确性。     

高温作用下1860级预应力钢绞线蠕变性能试验研究

预应力钢绞线高温下蠕变性能是进行预应力钢结构抗火性能研究必须考虑的重要因素。以1860级低松弛预应力钢绞线为对象,开展高温下蠕变研究。以温度和应力水平为参数,进行了12根钢绞线高温下的蠕变试验。试验时先升温至设定温度,恒温30 min后开始张拉至预定应力水平。试验过程中保持应力和温度恒定,测定蠕变随时间的变化规律。结果表明,钢绞线承受蠕变的能力与温度及应力水平的组合有关。应力和温度均较高时,蠕变很快从平稳发展阶段发展为突然破坏阶段。温度越高,钢绞线能抵抗的蠕变应力水平越低;应力水平越高,能经受的蠕变温度越低。通过拟合试验结果,得到钢绞线高温蠕变与时间关系计算式。对蠕变试验尚未断裂的钢绞线的中丝在温度恢复到常温后进行抗拉强度试验,结果表明,蠕变应变对温度恢复到常温下钢绞线试件的抗拉强度影响较小。     

预应力轴压撑杆钢柱高温性能试验研究与数值分析

为研究预应力轴压撑杆钢柱的高温性能，进行了2根预应力撑杆钢柱高温试验。试验结果表明：拉索无防火措施时，其相对张力在初始升温阶段就迅速下降，直至完全松弛；预应力撑杆钢柱的轴向变形先由于热膨胀效应轴向伸长，而后在压力作用下轴向压缩；临界状态时，撑杆柱出现对称和反对称两种失稳形态。采用验证后的ANSYS有限元分析模型，考虑材料非线性、几何非线性和初始缺陷等，分析了荷载比、相对轴向刚度比和预应力比等3个关键参数对预应力撑杆柱高温性能的影响，得到了一系列拉索相对张力、侧向变形和轴向变形分别与时间的关系曲线。分析表明：预应力撑杆柱中拉索张力很快在高温下逐渐松弛，达到张力松弛所需时间主要受预应力比影响；预应力撑杆钢柱的侧向变形在升温初期缓慢增长，在失效前增长迅速；随着荷载比增大，预应力撑杆柱侧向变形和轴向变形越来越明显，且达到峰值所需时间不断缩短；预应力比对撑杆钢柱失效临界温度影响较小，但对预应力撑杆柱的破坏形态有较大影响。