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钢筋混凝土简支梁火灾下及灾后的受力性能和粘钢修复

作　者: 孙羽
导　师: 陈礼刚
学　校: 青岛理工大学
专　业: 防灾减灾及防护工程
关键词: 高温下温度场粘贴钢板加固简化计算极限承载力
分类号: TU375.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 38次
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内容摘要

建筑物一旦发生火灾,不仅仅只对建筑物内的人员和物品造成巨大的伤害,还会对建筑结构和构件造成潜在的损伤。比如混凝土梁就是一种承受竖向荷载的重要构件,如果在短期内受到高温作用而导致梁的力学性能突然发生了变化,甚至随着火灾的持续还可能发生塌落现象,那么将会严重威胁人们的生命和财产安全。为了防止此种灾害的发生,很有必要对高温时及高温后混凝土梁的力学性能展开研究。由于实际结构中的梁两端其实是受到约束作用的,从而在受力时会产生一定的内力重分布,这将对高温时梁的极限承载力产生重要影响,为了消除此种影响,本文采用了受力比较明确的简支梁来进行研究,效果会比较直观。钢筋混凝土简支梁在实际火灾发生时,主要经受了由高温产生的温度应力和由楼板传来的楼面荷载两者的耦合作用,外加梁本身的材料非线性,使得整个过程变得非常的复杂。为了能更清楚的表现这种作用,我们将对完全相同的三根梁采用不同的高温条件来进行研究,从而着重反应在不同高温条件和相同荷载工况下,梁的力学性能和挠度的变化情况,以及梁截面所受到的高温损伤情况。经历过高温后的简支梁构件,其残余承载力还剩多少是至关重要的,将直接关系到是否对梁进行加固,以及如何进行加固的问题。而如何对高温后简支梁的残余承载能力进行简化计算,以及简化计算的结果是否可以应用于工程实践当中,也是本文研究的重点。另外,对于高温加固后的极限承载能力的简化计算也进行了探讨,其结果与实际破坏荷载的比较则直接反映了此种方法的可行性。本文模拟了真实的火灾环境,通过对足尺寸混凝土简支梁在高温下和高温后的力学性能、高温后残余承载力和粘钢加固承载力变化的研究,希望可以为火灾后建筑构件的加固修复提供参考。本实验的简化计算方法只针对单个构件,并不适用于建筑整体受火的工况。此外前人多是利用软件来进行模拟,真正进行足尺寸火灾试验研究的并不多,这也是进行本试验的重要意义所在。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
第一章绪论  8-12
  1.1 选题背景及意义  8-9
  1.2 粘钢加固介绍及优缺点  9-10
  1.3 研究的主要内容  10-12
第二章混凝土和钢筋的热工及力学性能  12-30
  2.1 引言  12-13
  2.2 混凝土的热工性能  13-17
    2.2.1 热导率或导热系数（λ_C ）  13-15
    2.2.2 质量热熔或比热容（C_C ）  15-16
    2.2.3 质量密度（ρ_C ）  16
    2.2.4 热膨胀系数( α_C)  16-17
  2.3 钢筋的热工性能  17-19
  2.4 高温下和高温后钢筋的力学性能  19-24
    2.4.1 高温下钢筋的抗拉强度  19-20
    2.4.2 高温下钢筋的屈服强度  20-22
    2.4.3 高温下钢筋的弹性模量  22-23
    2.4.4 高温下钢筋的应力-应变曲线方程  23
    2.4.5 高温后钢筋的强度  23-24
    2.4.6 高温后钢筋的屈服强度  24
  2.5 高温下混凝土的力学性能  24-28
    2.5.1 高温抗压强度  24-26
    2.5.2 高温混凝土的抗拉强度  26-27
    2.5.3 高温下混凝土的弹性模量  27
    2.5.4 高温下混凝土的本构关系  27-28
  2.6 高温后混凝土的力学性能  28-30
    2.6.1 高温后混凝土的强度  28
    2.6.2 高温后混凝土的弹性模量  28-29
    2.6.3 高温后混凝土的应力－应变关系  29-30
第三章试验设计及具体过程  30-53
  3.1 引言  30
  3.2 试验设计方案  30-44
    3.2.1 试件的设计及制作  30-32
    3.2.2 高温试验设计及加载系统  32-35
    3.2.3 高温后试验梁的裂缝分布和损伤检测及粘钢加固  35-40
    3.2.4 高温加固后试验梁的加载方案及裂缝开裂情况  40-44
  3.3 试验采集设备  44-47
  3.4 材性试验和采集的相关试验数据  47-53
第四章高温时梁截面温度场的分布  53-61
  4.1 引言  53-54
  4.2 实际火灾温度—时间曲线与ISO 之比较  54-55
  4.3 梁的模拟温度场  55-61
    4.3.1 用表格查温度场分布  55-56
    4.3.2 用Ansys 软件分析模拟温度场  56-61
第五章高温时及高温后梁的挠度变形  61-66
  5.1 序言  61
  5.2 在不同高温条件下及高温后梁的挠度变化  61-64
  5.3 本章总结  64-66
第六章高温极限承载力的实用计算方法  66-77
  6.1 引言  66
  6.2 基本假设和等截面的确定  66-68
  6.3 三面高温梁的简化计算  68-70
  6.4 试验梁高温极限承载力的简化计算  70-73
  6.5 试验梁L2，L3 高温加固后的简化计算  73-75
  6.6 结论  75-77
第七章试验总结  77-79
在校期间发表的学术论文  79-80
参考文献  80-82
致谢  82

钢筋混凝土简支梁火灾下及灾后的受力性能和粘钢修复

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