考虑二次受力影响的外包钢加固RC梁抗火性能研究

摘要

建筑的改造和维修加固是解决钢筋混凝土结构安全、适用、耐久性，使其满足正常使用需求的重要方式。外包型钢加固法因具有改变结构原有外形小、有效提高承载力和延性、受力可靠、施工简便等优点，而被广泛应用于各种加固工程。
　　由于外包钢靠近加固构件外表面，火灾下极易受到高温影响，因此其耐火性能是一个亟待解决的问题。同时，作为加固构件，二次受力影响不可忽略。基于此，本文在课题组对外包钢加固RC梁耐火极限试验研究的基础上，考虑二次受力影响，对外包钢加固RC梁抗火性能进行研究，并分析了多种参数对二次受力下外包钢加固RC梁抗火性能的影响。
　　主要研究工作及结论如下:
　　(1)利用ABAQUS有限元软件建立了外包钢加固RC梁的温度场有限元分析模型和两种不同情况下外包钢加固RC梁的热-力耦合有限元分析模型，并用试验数据对数值模型的适用性进行了对比验证。
　　(2)运用ABAQUS“杀死-激活”、“单元追踪”的方法，通过不同一次受力水平的横向对比分析，以及不同荷载比的纵向对比分析，分析了考虑二次受力下角钢加固钢筋混凝土梁的抗火性能。结果发现:小荷载比时，二次受力对ASSRC梁火灾过程中的挠度发展可以忽略，而随着荷载比增大，在热力耦合作用下，二次受力效应对结构的影响也越明显;加固梁所承受的第一次荷载水平对耐火极限的影响有限。
　　(3)选取了混凝土强度、梁底纵筋直径、纵筋屈服强度、角钢屈服强度、角钢厚度、角钢宽度、荷载比，保护层厚度、翼缘板厚度、栓杆强度、栓杆布置间距，共计11个参数进行具体计算，分析了解各参数对考虑二次受力外包钢加固RC梁抗火性能的影响。结果发现:荷载比和砂浆保护层是影响二次受力外包钢加固RC梁抗火性能的主要因素，螺栓强度、螺栓间距以及加固角钢厚度的变化对耐火极限的影响很小，其他参数对二次受力外包钢加固RC梁均有不同程度的影响。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 常温下外包钢加固RC结构研究现状

1．3 高温下加固结构抗火性能研究现状

1．4 考虑二次受力下的加固结构性能研究现状

1．5 本文主要研究内容

第二章 外包钢加固RC梁温度场计算及其验证

2．1 引言

2．2 温度场计算基本理论

2．2．1 标准升温曲

2．2．2 热对流、热辐射和热传导

2．2．3 界面边界条件

2．3 高温下材料的热工性能

2．3．1 结构钢的热工性能

2．3．2 混凝土的热工性能

2．4 外包钢加固RC梁温度场有限元模型及验证

2．4．1 基本假定

2．4．2 验证试验介绍

2．4．3 外包钢加固RC梁温度场有限元模型建立

2．4．5 模拟分析与试验结果的对比

2．5 本章小结

第三章 外包钢加固RC梁高温下力学分析及验证

3．1 引言

3．2 高温下材料的力学性能

3．2．1 高温下钢材的力学性能

3．2．2 高温下混凝土的力学性能

3．3 外包钢加固RC梁的力学分析模型

3．3．1 基本假定

3．3．2 验证试验介绍

3．3．3 有限元模型建立及破坏准则

3．3．4 有限元模型验证

3．4 本章小结

第四章 考虑二次受力下外包钢加固RC梁的抗火性能研究

4．1 引言

4．2 有限元模型的建立

4．2．1 “杀死-激活”方法

4．2．2 “单元追踪”方法

4．2．3 模型数据与建模步骤

4．3 有限元模拟结果及分析

4．3．1 荷载比0．4

4．3．2 荷载比0．5

4．3．3 荷载比0．6

4．4 本章小结

第五章 外包钢加固RC梁耐火极限参数分析

5．1 引言

5．2 考虑二次受力下外包钢加固RC梁耐火极限参数分析

5．2．1 混凝土梁相关参数的影响

5．2．2 角钢相关参数的影响

5．2．3 荷载比

5．2．4 保护层厚度

5．2．5 其他有关参数的影响

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简历