高温后混凝土梁抗弯性能研究

发布时间：2020-01-26 19:07

【摘要】：火灾高温使混凝土梁出现不同程度的损伤,其使用性能退化,主要体现为抗弯强度及抗弯刚度的下降。本论文进行了混凝土、高强钢丝高温后外观、力学性能试验研究。通过试验和有限元模拟研究了混凝土内部温度场。建立了高温后混凝土梁抗弯强度的计算方法及公式,并与试验进行了验证。论文具体工作如下:(1)进行了高温后空气冷却、浸水冷却混凝土力学性能试验,试验结果表明:随着混凝土受火温度上升,混凝土颜色从青灰色逐渐变为白色,温度越高发白越明显。受热温度到400℃C时表面开始发生少量碎屑剥落并出现龟裂纹,温度越高裂纹越多且宽度增大直至贯穿。冷却方式对混凝土表面裂缝也有较大的影响,与空气冷却相比,水冷过程会导致裂纹的产生,并降低混凝土抗压强度。(2)进行了高温后空气冷却高强钢丝力学性能试验,试验结果表明:随着受火温度的上升,温度加热到400～500℃时试件表面由银灰色变为暗红色,极限强度出现明显的下降;温度加热到约700℃C时试件表面发黑,极限强度下降到最低值;加热到约900℃C时试件表面焦黑,极限强度有小幅度回升。(3)进行了高温环境下混凝土内部温度场的试验研究,试验结果表明:混凝土经受高温时,由表面向内部温度下降较快。距表面55mm处的温度比表面温度低200℃左右,距表面150mm处的温度比表面温度低300～400℃。利用有限元软件对高温条件下混凝土内部温度场进行模拟,试验结果与数值模拟吻合较好。(4)提出了高温后预应力混凝土梁抗弯强度计算的折减方法,结合高温后材料力学性能退化研究成果,建立了高温后预应力混凝土梁抗弯强度建议公式,并与试验梁进行验证,结果表明建议公式具有较好的精度。提出了高温后抗弯刚度计算的有效方法,可供工程实践参考。
【图文】：

试验炉,设备参数,台车式电阻炉

２．１．２加热与加载试验设备逡逑加热试验采用西尼特（北京）科技有限公司生产的ＲＴ－２１－１２台车式电阻炉，如逡逑图２－１所示。其功率为２１ｋＷ，最高温度可达１１５０°Ｃ，内部净尺寸为逡逑４５０ｍｍｘ４５０ｍｍ＞＜５５０ｍｍ。最大升温速度为邋２０°Ｃ／ｍｉｎ。逡逑Ｌ十逦＾邋了逦ｆｌＰＨＰｍ邋Ｉ逡逑ｍ邋１逦Ｉ；邋ｍｂ逦Ｉ逡逑图２－１试验炉以及设备参数逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｅｓｔ邋ｆｕｒｎａｃｅ邋ａｎｄ邋ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ邋ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ逡逑７逡逑

万能试验机,电液伺服

试件的加载设备以及监控设备分别采用的是电液伺服万能试验机和长春科逡逑新试验仪器有限公司开发的ＷａｘＴｅｓｔ电液伺服万能试验机测量控制系统（Ｖｅｒｌ．５），逡逑如图２－２、图２－３所示。逡逑ｗｍｉ．．邋Ｉ逦Ｊ逡逑■悘Ｉ＿ｊ逡逑图２－２电液伺服万能试验机逦图２－３试验机测量控制系统逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｔｅｓｔｉｎｇ邋ｍａｃｈｉｎｅ逦Ｆｉｇ．２－３邋Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ邋ａｎｄ邋ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｏｆ逡逑ｔｅｓｔｉｎｇ邋ｍａｃｈｉｎｅ逡逑２．１．３升温机制逡逑试块的加热采用最高的升温速率２０°Ｃ／ｍｉｎ加热到设定温度，恒温时间根据逡逑有限元数值模拟来计算整个试块达到环境温度所需要的时间来进行考虑。各温度逡逑工况所需加热时间，，见表２－１。逡逑表２－１各温度工况所需加热时长逡逑Ｔａｂ．２－１邋Ｔｈｅ邋ｈｅａｔｉｎｇ邋ｔｉｍｅ邋ｏｆ邋ｅａｃｈ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ逡逑环境温度／°Ｃ逦升温时间／ｍｉｎ逦b6斤需恒温时间／ｍｉｎ逦总用时／ｍｉｎ逡逑２００逦１０逦９０逦１００逡逑３００逦１５逦９０逦１０５逡逑４００逦２０逦１２０逦１４０逡逑５００逦２５逦１２０逦１４５逡逑６００逦３０逦１５０逦１８０逡逑７００逦３５逦１５０逦１８５逡逑逦８００逦４０逦１５０逦１９０逦逡逑２．１．４冷却机制逡逑冷却机制分为两种，一种为空气冷却，一种为浸水冷却。空气冷却是试块高逡逑温后置于空气中冷却
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U441

【参考文献】