不同比例钢筋混凝土梁火灾下的热—力响应相似性研究

发布时间：2023-03-23 22:45

　　目前混凝土结构耐火领域绝大部分试验研究都是针对独立的单根足尺构件。足尺构件的明火试验虽然能很好地反映独立构件在火灾中的真实响应,但需要较大的场地和大型试验设备,费用高昂,测试构件尺寸受限制,难以进行重复试验或多组对照试验,获得的试验数据有限。开展钢筋混凝土缩尺模型构件明火试验研究,建立缩尺模型在火灾下的热—力响应与足尺原型热—力响应的相似关系,从而实现用缩尺模型试验结果预测足尺构件的响应,不但可以大大节约成本和资源,使重复性试验变得简单易行,而且能推动混凝土结构耐火领域的研究从独立构件层次提升到整体结构层次。本文在已有相似理论的基础上,开展了不同比例钢筋混凝土梁的明火试验及有限元分析,试图构建不同比例钢筋混凝土梁在火灾下的热—力响应的相似关系。论文的主要研究内容和结论如下:1、介绍了不同比例钢筋混凝土梁温度场和力学性能相似的条件以及缩尺模型升温曲线的计算方法,采用有限元软件对三种比例的钢筋混凝土梁进行了高温性能数值模拟分析,比较了0.4和0.6荷载比下,分别采用热辐射模型和热对流模型确定模型升温曲线时三种比例梁的温度场、跨中挠度及耐火极限的相似性,初步验证了火灾下钢筋混凝土梁相似理论的...

【文章页数】：112 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 钢筋混凝土梁耐火性能的研究进展
        1.2.1 钢筋混凝土梁耐火性能试验探究
        1.2.2 钢筋混凝土梁耐火性能理论研究和数值分析
    1.3 缩尺模型明火试验的研究进展
    1.4 带损伤的钢筋混凝土梁耐火性能的研究进展
    1.5 本文研究内容
第二章 火灾下钢筋混凝土梁的相似理论及数值模拟验证
    2.1 引言
    2.2 传热学基本原理
        2.2.1 热传导
        2.2.2 热对流
        2.2.3 热辐射
        2.2.4 温度场
        2.2.5 热致位移
    2.3 热—力响应的相似条件
        2.3.1 相似条件
        2.3.2 量纲分析
    2.4 瞬态热响应
        2.4.1 原型与模型热输入的关系
        2.4.2 模型升温曲线的计算方法
        2.4.3 原型与模型受火时间的关系
    2.5 火灾下钢筋混凝土梁热—力响应的有限元模拟
        2.5.1 钢筋和混凝土的热工参数及高温力学性能
        2.5.2 有限元模型校验
    2.6 火灾下钢筋混凝土梁相似理论的数值模拟验证
        2.6.1 有限元验证模型
        2.6.2 缩尺模型的升温曲线
        2.6.3 截面温度分析
        2.6.4 跨中挠度分析
    2.7 本章小结
第三章 不同比例钢筋混凝土无损梁的明火试验
    3.1 引言
    3.2 试件制作
    3.3 试验装置、试验量测及试验过程
        3.3.1 试验装置
        3.3.2 试验量测
        3.3.3 试验过程
    3.4 升温曲线
    3.5 试验结果及分析
        3.5.1 耐火极限和试验后现象
        3.5.2 温度分析
        3.5.3 跨中挠度与耐火极限分析
    3.6 有限元模拟
        3.6.1 温度场模拟
        3.6.2 力学性能模拟
    3.7 本章小结
第四章 不同比例钢筋混凝土梁的损伤试验及明火试验
    4.1 引言
    4.2 试件设计、试验装置及试验量测
        4.2.1 试件设计
        4.2.2 试验装置及试验量测
    4.3 钢筋混凝土梁常温静载损伤试验
        4.3.1 试验过程
        4.3.2 试验现象与结果
    4.4 带损伤的钢筋混凝土梁的明火试验
        4.4.1 试验过程
        4.4.2 试验后现象
        4.4.3 跨中截面温度分析
        4.4.4 预设缺陷截面温度分析
        4.4.5 跨中挠度与耐火极限分析
    4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
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本文编号：3768900