高温后600MPa抗震钢筋受力特性试验及本构模型研究
发布时间：2022-01-23 15:56
600MPa钢筋作为一种新型高强钢筋,具有力学性能良好、可加工性能优异、安全性高以及节能环保等特点。鉴于以上优异的综合性能,600MPa钢筋已经在国外一些发达国家普及使用,而在我国,600MPa钢筋的性能研究和工程应用还处于起步阶段。为了使600MPa钢筋尽快应用于工程建设,本文进行了高温冷却后600MPa钢筋的力学特性及本构模型研究。本研究内容可对配置600MPa钢筋的混凝土结构高温后的安全性进行较为准确的评价,还能为建筑结构火灾后的损伤程度评定与修复加固提供依据。同时,也为600MPa钢筋在工程实践中的应用提供理论指导和试验依据。本研究的主要内容及得出的结论如下:（1）进行600MPa钢筋的高温试验,并观察经受不同温度加热后钢筋试样的表面特征变化情况。观察发现:当温度较低时,经不同方式冷却后钢筋试样的表面颜色变化不大;随着加热温度升高,自然冷却和炉内冷却后的钢筋试样表面为红褐色,而浸水冷却的钢筋试样表面为暗黑色;当加热温度在1000℃左右时,钢筋试样表面碳化严重,氧化层出现剥落现象。（2）进行600MPa钢筋高温冷却后的拉伸试验,得到应力-应变全曲线。基于试验结果,分析高温后不同冷...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
近十年国内外发生的重大建筑火灾事故Fig.1-1Majorconstructionfireaccidentsoccurredinthelasttenyearsathomeandabroad
1绪论11绪论1.1研究背景及意义1.1.1研究背景火灾属于高频灾害，往往对人类生产和生活造成严重危害，尤其是建筑火灾，在经济方面造成的损失极高，达到了总损失的85%左右[1-3]。建筑火灾因为火势蔓延速度快、扑救困难程度大、人员伤亡比率高和财产损失严重等特点，其发生会对建筑结构造成严重损坏[4]。因火灾而引起建筑物损毁坍塌的案例很多，如：2009年，央视在建的附属文化中心北配楼起火，所造成的直接经济损失达到1.6亿元。2010年，上海一栋教师公寓楼着火，造成多人遇难。2011年，沈阳一家酒店的室外平台起火，造成直接经济损失达九千多万元。2016年，美国曼哈顿一栋33层高楼着火，该事故造成24人受伤。2017年，伦敦西部24层公寓楼发生火灾，遇难人数达81人。2019年，巴黎圣母院发生大火，造成巴黎圣母院塔尖倒塌。图1-1给出了近十年发生在国内外几起典型的重大建筑火灾事故。此外，火灾的发生，对人员伤亡影响也很大，图1-2为国家应急管理部统计2016年我国火灾伤亡人数占比情况。表1-1列出了世界部分国家21世纪初火灾态势。图1-1近十年国内外发生的重大建筑火灾事故Fig.1-1Majorconstructionfireaccidentsoccurredinthelasttenyearsathomeandabroad图1-22016年中国火灾伤亡人数占比（来自应急管理部统计）Fig.1-2ProportionoffirecasualtiesinChinain2016(statisticsfromemergencymanagementdepartment)
1绪论9指标参数之间的计算模型，明确了不同冷却方式对其力学性能的影响。上述研究成果能够预测高强钢筋在不同温度和冷却条件下其受力特性的退化情况，这有利于指导高强钢筋混凝土结构设计并对其火灾后的安全性进行评价。1.3钢材拉伸应力-应变本构关系模型总结材料的应力-应变关系可为非线性有限元分析提供基础研究依据[36,48-49]。常用的钢材拉伸应力-应变关系模型包括弹塑性模型和非线性模型两大类[49]。其中，弹塑性模型有二折线模型（又分为理想弹塑性和线性强化弹塑性本构模型）、三折线模型(也称三线性弹塑性本构模型)及其修正模型；非线性模型包括Ramberg-Osgood模型及其修正模型以及幂函数模型[49-50]。1.3.1弹塑性本构模型(a)理想弹塑性模型(b)线性强化弹塑性模型(c)三折线模型图1-3常用的弹塑性模型[48-49]Fig.1-3Thecommonelastoplasticmodels1.理想弹塑性模型图1-3(a)为材料的理想弹塑性模型，可以看出，该模型包括弹性阶段和塑性阶段。其中，弹性阶段为一条斜直线，满足胡克定律，塑性阶段为一水平线[51]。该模型多用于描述强度水平较低的软钢材料等，其计算公式可见式(1.34)~(1.35):弹性阶段：=(≤)(1.34)塑性阶段：=(>)(1.35)管俊峰等[36]通过常温下的直接拉伸试验获取了600MPa高强钢筋试样的力学性能指标，通过分析试验结果，确定了600MPa高强钢筋试样的理想弹塑性本构模型。式中，εy取0.003，εu取0.01，E取2.0×105MPa。2.线性强化弹塑性模型图1-3(b)为材料的线性强化弹塑性模型，可以看出，该模型可由弹性段和塑性段两部分组成。其中，弹性段和塑性段均为斜直线，但弹性段斜率较大[49]。该模型适用于具有明显强化行为的材料，其计算公式可见式(1.36)~(1.37):
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温下600 MPa级高强钢筋力学性能试验研究[J]. 孙传智,王可卿,乔燕,董学娥. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2019(03)
[2]600MPa级钢筋混凝土柱抗震性能试验研究[J]. 李义柱,曹双寅,许鹏杰,倪向勇. 工程力学. 2018(11)
[3]高温后600MPa级高强钢筋力学性能试验[J]. 孙传智,李爱群,缪长青,乔燕,董学娥. 长安大学学报(自然科学版). 2018(06)
[4]600MPa级新型抗震钢筋受力特性与本构模型研究[J]. 管俊峰,张谦,王丹,姚贤华,王伟夙,赵顺波. 应用基础与工程科学学报. 2018(01)
[5]HRB400钢筋高温冷却后力学性能试验研究[J]. 张茂林,杜红秀,陈良豪,陈尧,贺一轩. 中国科技论文. 2018(01)
[6]国内HRB600级高强钢筋研究及应用现状[J]. 张永志,于本田. 中国建材科技. 2017(05)
[7]高温后反复荷载下钢筋与混凝土粘结性能试验研究[J]. 刘桂荣,张华岳,王亚宇,薛宇峰. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2017(04)
[8]600 MPa级钢筋高温下力学性能的试验研究[J]. 于素健,卜国艳,高立堂. 河南理工大学学报(自然科学版). 2017(04)
[9]HTRB600级高强钢筋高温后力学性能试验研究[J]. 公伟,胡克旭,王懿迪. 河北工程大学学报(自然科学版). 2017(01)
[10]高强度结构钢材单调荷载作用下的本构模型研究[J]. 施刚,朱希. 工程力学. 2017(02)
硕士论文
[1]600MPa级钢筋高温下力学性能的试验研究[D]. 潘江威.青岛理工大学 2015
本文编号：3604684
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
近十年国内外发生的重大建筑火灾事故Fig.1-1Majorconstructionfireaccidentsoccurredinthelasttenyearsathomeandabroad
1绪论11绪论1.1研究背景及意义1.1.1研究背景火灾属于高频灾害，往往对人类生产和生活造成严重危害，尤其是建筑火灾，在经济方面造成的损失极高，达到了总损失的85%左右[1-3]。建筑火灾因为火势蔓延速度快、扑救困难程度大、人员伤亡比率高和财产损失严重等特点，其发生会对建筑结构造成严重损坏[4]。因火灾而引起建筑物损毁坍塌的案例很多，如：2009年，央视在建的附属文化中心北配楼起火，所造成的直接经济损失达到1.6亿元。2010年，上海一栋教师公寓楼着火，造成多人遇难。2011年，沈阳一家酒店的室外平台起火，造成直接经济损失达九千多万元。2016年，美国曼哈顿一栋33层高楼着火，该事故造成24人受伤。2017年，伦敦西部24层公寓楼发生火灾，遇难人数达81人。2019年，巴黎圣母院发生大火，造成巴黎圣母院塔尖倒塌。图1-1给出了近十年发生在国内外几起典型的重大建筑火灾事故。此外，火灾的发生，对人员伤亡影响也很大，图1-2为国家应急管理部统计2016年我国火灾伤亡人数占比情况。表1-1列出了世界部分国家21世纪初火灾态势。图1-1近十年国内外发生的重大建筑火灾事故Fig.1-1Majorconstructionfireaccidentsoccurredinthelasttenyearsathomeandabroad图1-22016年中国火灾伤亡人数占比（来自应急管理部统计）Fig.1-2ProportionoffirecasualtiesinChinain2016(statisticsfromemergencymanagementdepartment)
1绪论9指标参数之间的计算模型，明确了不同冷却方式对其力学性能的影响。上述研究成果能够预测高强钢筋在不同温度和冷却条件下其受力特性的退化情况，这有利于指导高强钢筋混凝土结构设计并对其火灾后的安全性进行评价。1.3钢材拉伸应力-应变本构关系模型总结材料的应力-应变关系可为非线性有限元分析提供基础研究依据[36,48-49]。常用的钢材拉伸应力-应变关系模型包括弹塑性模型和非线性模型两大类[49]。其中，弹塑性模型有二折线模型（又分为理想弹塑性和线性强化弹塑性本构模型）、三折线模型(也称三线性弹塑性本构模型)及其修正模型；非线性模型包括Ramberg-Osgood模型及其修正模型以及幂函数模型[49-50]。1.3.1弹塑性本构模型(a)理想弹塑性模型(b)线性强化弹塑性模型(c)三折线模型图1-3常用的弹塑性模型[48-49]Fig.1-3Thecommonelastoplasticmodels1.理想弹塑性模型图1-3(a)为材料的理想弹塑性模型，可以看出，该模型包括弹性阶段和塑性阶段。其中，弹性阶段为一条斜直线，满足胡克定律，塑性阶段为一水平线[51]。该模型多用于描述强度水平较低的软钢材料等，其计算公式可见式(1.34)~(1.35):弹性阶段：=(≤)(1.34)塑性阶段：=(>)(1.35)管俊峰等[36]通过常温下的直接拉伸试验获取了600MPa高强钢筋试样的力学性能指标，通过分析试验结果，确定了600MPa高强钢筋试样的理想弹塑性本构模型。式中，εy取0.003，εu取0.01，E取2.0×105MPa。2.线性强化弹塑性模型图1-3(b)为材料的线性强化弹塑性模型，可以看出，该模型可由弹性段和塑性段两部分组成。其中，弹性段和塑性段均为斜直线，但弹性段斜率较大[49]。该模型适用于具有明显强化行为的材料，其计算公式可见式(1.36)~(1.37):
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温下600 MPa级高强钢筋力学性能试验研究[J]. 孙传智,王可卿,乔燕,董学娥. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2019(03)
[2]600MPa级钢筋混凝土柱抗震性能试验研究[J]. 李义柱,曹双寅,许鹏杰,倪向勇. 工程力学. 2018(11)
[3]高温后600MPa级高强钢筋力学性能试验[J]. 孙传智,李爱群,缪长青,乔燕,董学娥. 长安大学学报(自然科学版). 2018(06)
[4]600MPa级新型抗震钢筋受力特性与本构模型研究[J]. 管俊峰,张谦,王丹,姚贤华,王伟夙,赵顺波. 应用基础与工程科学学报. 2018(01)
[5]HRB400钢筋高温冷却后力学性能试验研究[J]. 张茂林,杜红秀,陈良豪,陈尧,贺一轩. 中国科技论文. 2018(01)
[6]国内HRB600级高强钢筋研究及应用现状[J]. 张永志,于本田. 中国建材科技. 2017(05)
[7]高温后反复荷载下钢筋与混凝土粘结性能试验研究[J]. 刘桂荣,张华岳,王亚宇,薛宇峰. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2017(04)
[8]600 MPa级钢筋高温下力学性能的试验研究[J]. 于素健,卜国艳,高立堂. 河南理工大学学报(自然科学版). 2017(04)
[9]HTRB600级高强钢筋高温后力学性能试验研究[J]. 公伟,胡克旭,王懿迪. 河北工程大学学报(自然科学版). 2017(01)
[10]高强度结构钢材单调荷载作用下的本构模型研究[J]. 施刚,朱希. 工程力学. 2017(02)
硕士论文
[1]600MPa级钢筋高温下力学性能的试验研究[D]. 潘江威.青岛理工大学 2015
本文编号：3604684
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3604684.html
