考虑高温爆裂影响的钢筋混凝土梁的耐火性能试验及模拟研究

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钢筋混凝土结构作为当今主要的建筑结构形式,其遭受火灾不仅会导致结构损伤,还会造成人民生命财产损失,甚至会造成相当恶劣的社会影响。因此开展钢筋混凝土建筑结构及其构件的抗火性能研究是一个重要研究方向。而目前针对火灾高温作用下混凝土构件的研究大多未考虑混凝土高温爆裂影响,而爆裂因其常发性以及不确定性已经成为不容忽略的重要影响因素。因此,本文选取钢筋混凝土梁作为火灾高温研究对象,开展火灾试验及静力试验研究,并利用有限元软件对不同爆裂工况下的钢筋混凝土梁的截面温度分布和力学性能进行对比分析,研究混凝土高温爆裂对混凝土梁的温度、力学性能的影响规律。具体研究工作如下:(1)梳理高温下/后混凝土梁的力学性能参数变化形式。对国内外学者提出的高温下和高温后混凝土和钢筋的热工参数和力学性能进行梳理总结,建立温度变化下的参数变化形式。(2)开展钢筋混凝土梁火灾试验及灾后静力试验。开展钢筋混凝土梁火灾高温试验,观察升温条件下梁的爆裂等现象变化情况,并测定高温下梁截面的温度分布以及高温后梁的承载能力。(3)进行钢筋混凝土梁高温爆裂影响的数值模拟。对高温下以及高温后的钢筋混凝土梁进行数值模拟分析,利用有限元分析软件ANSYS对钢筋混凝土梁的温度场和力学性能进行模拟计算,探讨爆裂不确定下不同的爆裂工况对梁温度和力学性能影响,并基于数值模型分析得出不同影响参数变化的一般性规律。(4)建立考虑爆裂的钢筋混凝土梁承载力计算方法。基于高温爆裂修正的有限元模型,通过等效截面和强度计算,得到高温爆裂影响下钢筋混凝土梁截面承载力。
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