极端温度下高韧性混凝土及其组合结构性能研究
发布时间：2023-02-27 19:09
高韧性混凝土(UHTCC)是一种高性能纤维增强水泥基复合材料,具有拉伸应变硬化特性和优良的裂缝无害化分散能力,在建筑结构中具有较好的应用前景。建筑结构在生命周期中可能会遇到极端温度情况,比如火灾(极端高温)以及液化天然气(LNG)泄露(极端低温)等情况。温度变化会引起混凝土材料性能的改变。因而极端温度状况可能会对建筑结构安全性、适用性和耐久性造成较大影响,甚至造成难以估量的人员伤亡以及经济损失。为探究UHTCC新型高性能组合结构在极端温度情况下的结构安全,开展UHTCC材料及其组合结构的高温性能和低温性能研究十分必要。本文在“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAJ13B04)以及国家自然科学基金项目(51622811)资助下开展了相关研究。主要内容如下:1.研究了高温对UHTCC材料热工性能、力学性能以及微观结构的影响。研究发现,高温下保持50 min时UHTCC导热系数随温度升高略有增长,总体上保持在0.5 W/(m·K)左右;高温下保持60 min时UHTCC抗折强度随温度升高逐渐降低;温度不超过200℃时,UHTCC残余抗压强度较室温下略有增长,高于200℃时抗压强度逐渐降...
【文章页数】：224 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 建筑火灾危害
1.1.2 极端低温环境下结构安全问题
1.1.3 新材料及新材料结构
1.2 高韧性混凝土(UHTCC)研究现状
1.2.1 UHTCC常温性能研究现状
1.2.2 UHTCC高温性能研究现状
1.2.3 UHTCC低温性能研究现状
1.3 高韧性混凝土结构性能研究现状
1.3.1 UHTCC结构常温性能研究现状
1.3.2 UHTCC结构抗火性能研究现状
1.3.3 UHTCC结构低温性能研究现状
1.4 有限元方法在UHTCC结构分析中的应用
1.5 存在的问题
1.6 本文主要研究内容
1.6.1 研究内容
1.6.2 研究思路
参考文献
第2章 高韧性混凝土高温性能
2.1 引言
2.2 高温对高韧性混凝土力学性能影响
2.2.1 高温抗折试验概况
2.2.2 高温抗折试验结果与分析
2.2.3 高温后抗压试验概况
2.2.4 高温后抗压试验结果与分析
2.3 高温对高韧性混凝土微观结构影响
2.3.1 电镜扫描试验概况
2.3.2 电镜扫描试验结果及分析
2.3.3 计算机断层扫描试验概况
2.3.4 计算机断层扫描试验结果及分析
2.4 高温下高韧性混凝土热工性能
2.4.1 导热系数试验概况
2.4.2 导热系数试验结果及分析
2.4.3 质量损失试验概况
2.4.4 质量损失试验结果及分析
2.5 高温下高韧性混凝土温度场有限元分析
2.5.1 型钢-UHTCC组合梁截面温度场分析
2.5.2 棱柱体试件温度场分析
2.6 本章小结
参考文献
第3章 型钢-高韧性混凝土柱抗火性能
3.1 引言
3.2 火灾试验概况
3.2.1 试件设计与制作
3.2.2 材料性能
3.2.3 试验装置及试验过程
3.3 型钢-UHTCC柱温度场分析
3.3.1 温度场计算有限元模型
3.3.2 有限元模型验证
3.3.3 型钢-UHTCC柱温度场分布
3.4 型钢-UHTCC柱力学性能分析
3.4.1 力学性能分析有限元模型
3.4.2 有限元模型验证
3.4.3 型钢-UHTCC柱破坏形态
3.4.4 型钢-UHTCC柱变形特点
3.4.5 型钢-UHTCC柱耐火极限
3.4.6 型钢-UHTCC柱应力变化
3.5 型钢-UHTCC柱抗火设计方法
3.6 本章小结
参考文献
第4章 型钢-高韧性混凝土梁抗火性能
4.1 引言
4.2 火灾试验概况
4.2.1 试件设计与制作
4.2.2 材料性能
4.2.3 试验装置及试验过程
4.3 型钢-UHTCC梁温度场分析
4.3.1 温度场计算有限元模型
4.3.2 有限元模型验证
4.3.3 型钢-UHTCC梁温度场分布
4.4 型钢-UHTCC梁力学性能分析
4.4.1 力学性能分析有限元模型
4.4.2 有限元模型验证
4.4.3 型钢-UHTCC梁破坏形态
4.4.4 型钢-UHTCC梁结构反应
4.4.5 型钢-UHTCC梁应力应变
4.5 型钢-UHTCC梁抗火设计方法
4.6 本章小结
参考文献
第5章 型钢-高韧性混凝土节点抗火性能
5.1 引言
5.2 火灾试验概况
5.2.1 试件设计
5.2.2 试验过程
5.3 型钢-UHTCC组合节点温度场分析
5.3.1 温度场计算有限元模型
5.3.2 有限元模型验证
5.3.3 节点柱截面温度场分布
5.3.4 节点梁截面温度场分布
5.4 型钢-UHTCC节点抗火设计方法
5.4.1 抗火设计方法
5.4.2 设计建议
5.5 本章小结
参考文献
第6章 高韧性混凝土低温性能
6.1 引言
6.2 低温对高韧性混凝土力学性能影响
6.2.1 试验概况
6.2.2 试验结果
6.3 低温对高韧性混凝土微观结构影响
6.3.1 试验概况
6.3.2 电镜扫描
6.3.3 压汞试验
6.4 低温下高韧性混凝土抗压本构模型
6.4.1 抗压强度
6.4.2 峰值压应力对应压应变
6.4.3 弹性模量
6.4.4 单轴压缩应力应变关系
6.5 低温环境有限元分析
6.5.1 有限元模型
6.5.2 参数分析
6.5.3 单掺PVA纤维UHTCC
6.5.4 混杂纤维UHTCC
6.6 全尺寸型钢-UHTCC组合梁低温模拟
6.6.1 模型建立
6.6.2 结果分析
6.7 本章小结
参考文献
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 本文创新点
7.3 展望
作者简历及在学期间所取得的科研成果
一、作者简历
二、在学期间所取得的科研成果
本文编号：3751284
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【学位级别】：博士
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致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 建筑火灾危害
1.1.2 极端低温环境下结构安全问题
1.1.3 新材料及新材料结构
1.2 高韧性混凝土(UHTCC)研究现状
1.2.1 UHTCC常温性能研究现状
1.2.2 UHTCC高温性能研究现状
1.2.3 UHTCC低温性能研究现状
1.3 高韧性混凝土结构性能研究现状
1.3.1 UHTCC结构常温性能研究现状
1.3.2 UHTCC结构抗火性能研究现状
1.3.3 UHTCC结构低温性能研究现状
1.4 有限元方法在UHTCC结构分析中的应用
1.5 存在的问题
1.6 本文主要研究内容
1.6.1 研究内容
1.6.2 研究思路
参考文献
第2章 高韧性混凝土高温性能
2.1 引言
2.2 高温对高韧性混凝土力学性能影响
2.2.1 高温抗折试验概况
2.2.2 高温抗折试验结果与分析
2.2.3 高温后抗压试验概况
2.2.4 高温后抗压试验结果与分析
2.3 高温对高韧性混凝土微观结构影响
2.3.1 电镜扫描试验概况
2.3.2 电镜扫描试验结果及分析
2.3.3 计算机断层扫描试验概况
2.3.4 计算机断层扫描试验结果及分析
2.4 高温下高韧性混凝土热工性能
2.4.1 导热系数试验概况
2.4.2 导热系数试验结果及分析
2.4.3 质量损失试验概况
2.4.4 质量损失试验结果及分析
2.5 高温下高韧性混凝土温度场有限元分析
2.5.1 型钢-UHTCC组合梁截面温度场分析
2.5.2 棱柱体试件温度场分析
2.6 本章小结
参考文献
第3章 型钢-高韧性混凝土柱抗火性能
3.1 引言
3.2 火灾试验概况
3.2.1 试件设计与制作
3.2.2 材料性能
3.2.3 试验装置及试验过程
3.3 型钢-UHTCC柱温度场分析
3.3.1 温度场计算有限元模型
3.3.2 有限元模型验证
3.3.3 型钢-UHTCC柱温度场分布
3.4 型钢-UHTCC柱力学性能分析
3.4.1 力学性能分析有限元模型
3.4.2 有限元模型验证
3.4.3 型钢-UHTCC柱破坏形态
3.4.4 型钢-UHTCC柱变形特点
3.4.5 型钢-UHTCC柱耐火极限
3.4.6 型钢-UHTCC柱应力变化
3.5 型钢-UHTCC柱抗火设计方法
3.6 本章小结
参考文献
第4章 型钢-高韧性混凝土梁抗火性能
4.1 引言
4.2 火灾试验概况
4.2.1 试件设计与制作
4.2.2 材料性能
4.2.3 试验装置及试验过程
4.3 型钢-UHTCC梁温度场分析
4.3.1 温度场计算有限元模型
4.3.2 有限元模型验证
4.3.3 型钢-UHTCC梁温度场分布
4.4 型钢-UHTCC梁力学性能分析
4.4.1 力学性能分析有限元模型
4.4.2 有限元模型验证
4.4.3 型钢-UHTCC梁破坏形态
4.4.4 型钢-UHTCC梁结构反应
4.4.5 型钢-UHTCC梁应力应变
4.5 型钢-UHTCC梁抗火设计方法
4.6 本章小结
参考文献
第5章 型钢-高韧性混凝土节点抗火性能
5.1 引言
5.2 火灾试验概况
5.2.1 试件设计
5.2.2 试验过程
5.3 型钢-UHTCC组合节点温度场分析
5.3.1 温度场计算有限元模型
5.3.2 有限元模型验证
5.3.3 节点柱截面温度场分布
5.3.4 节点梁截面温度场分布
5.4 型钢-UHTCC节点抗火设计方法
5.4.1 抗火设计方法
5.4.2 设计建议
5.5 本章小结
参考文献
第6章 高韧性混凝土低温性能
6.1 引言
6.2 低温对高韧性混凝土力学性能影响
6.2.1 试验概况
6.2.2 试验结果
6.3 低温对高韧性混凝土微观结构影响
6.3.1 试验概况
6.3.2 电镜扫描
6.3.3 压汞试验
6.4 低温下高韧性混凝土抗压本构模型
6.4.1 抗压强度
6.4.2 峰值压应力对应压应变
6.4.3 弹性模量
6.4.4 单轴压缩应力应变关系
6.5 低温环境有限元分析
6.5.1 有限元模型
6.5.2 参数分析
6.5.3 单掺PVA纤维UHTCC
6.5.4 混杂纤维UHTCC
6.6 全尺寸型钢-UHTCC组合梁低温模拟
6.6.1 模型建立
6.6.2 结果分析
6.7 本章小结
参考文献
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 本文创新点
7.3 展望
作者简历及在学期间所取得的科研成果
一、作者简历
二、在学期间所取得的科研成果
本文编号：3751284
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