配置细晶钢筋的混凝土简支梁抗火性能试验研究

摘要

自1998年启动973项目“新一代钢铁材料的重大基础研究”以来，经过十余年的开发研究，我国已经实现了细晶粒或超细晶粒钢的工业化生产。与低强度钢筋相比，高强钢筋有更高的性能价格比，因此推广细晶钢筋在建筑行业的应用，对实现我国建筑行业的可持续性发展有非常重要的意义。
　　 本文通过高温拉伸试验，研究了各温度关键点下细晶钢筋的屈服强度、弹性模量、受拉应力—应变关系的变化规律，并对8根配置细晶钢筋的混凝土梁进行了标准耐火试验，通过改变受力钢筋的连接形式，考察不同的连接形式是否对构件的整体抗火性能有影响。本文还设置了一组配置普通热轧三级钢筋的混凝土梁作为对照组，用于对比两种梁的抗火性能。在试验的基础上，采用二折线简化模型，计算了以本文试验为工程背景的混凝土梁高温极限承载力与等效火灾荷载；使用通用有限元软件ANSYS模拟了本文试验条件下混凝土梁截面温度场的分布，并运用程序的热—结构耦合分析功能，进行了混凝土梁的非线性有限元分析，与试验结果进行了对照。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1 绪论

1.1引言

1.2课题背景

1.2.1细晶钢筋的研究现状

1.2.2推广细晶钢筋的意义

1.2.3研究目的

1.3本文主要内容

2高温下混凝土与钢筋的热工性能和力学性能

2.1混凝土高温性能

2.1.1高温下混凝土物理化学变化

2.1.2混凝土高温热工性能

2.1.3混凝土高温力学性能

2.2钢筋高温性能

2.2.1钢筋高温热工性能

2.2.2钢筋高温力学性能

2.3钢筋与混凝土的粘结性能

3细晶钢筋高温性能试验研究

3.1试验介绍

3.1.1试验设备

3.1.2试验方案

3.1.3试验过程

3.2试验结果分析

3.2.1数据处理

3.2.2数据分析

3.3高温下钢筋的力学性能

3.3.1公式拟合

3.3.2高温下钢筋力学性能数值模型

3.4 小结

4配置细晶钢筋的混凝土梁抗火性能试验研究

4.1试验介绍

4.1.1加热制度

4.1.2材料与试件信息

4.1.3试验加载

4.1.4判定准则

4.1.5变形以及温度场的量测

4.1.6试验过程

4.2试验分析

4.2.1宏观试验现象

4.2.2试验数据分析

4.3耐火极限

4.4小结

5混凝土梁高温极限承载力与等效火灾荷载计算

5.1混凝土梁高温极限承载力计算

5.1.1材料折减强度与换算面积

5.1.2 300℃与800℃等温线确定

5.1.3正截面受弯承载力计算

5.1.4试验数据处理

5.2混凝土梁等效火灾荷载计算

5.2.1换算面积与换算惯性矩

5.2.2混凝土梁等效火灾荷载

5.2.3试验数据处理

5.3 小结

6混凝土梁温度场非线性有限元分析

6.1引言

6.2热传导方程

6.3初始条件与边界条件

6.3.1初始条件

6.3.2边界条件

6.4混凝土热工性能取值

6.4.1热传导系数

6.4.2比热容

6.4.3质量密度

6.5建模计算与试验验证

6.6 小结

7混凝土梁耐火试验非线性有限元分析

7.1引言

7.2 ANSYS热——结构耦合分析原理

7.3 ANSYS单元类型选用

7.4钢筋混凝土结构有限元模型选取

7.5材料高温性能取值

7.5.1混凝土高温性能取值

7.5.2钢筋高温性能取值

7.6建模计算与试验验证

7.7 小结

8结论与展望

8.1结论

8.2进一步研究的方向

参考文献

作者简历及在学研究成果