足尺預(yù)應(yīng)力混凝土梁板抗火性能研究.pdf

1、有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁板是土木工程中常用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式，在土木工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但由于其抗火性能的機(jī)理尚不清晰，工程中的有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁板存在著火災(zāi)下發(fā)生垮塌的風(fēng)險(xiǎn)，因此有必要對(duì)其抗火性能進(jìn)行研究。目前已有的有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁板火災(zāi)性能研究多從試驗(yàn)著手，但由于火災(zāi)試驗(yàn)的費(fèi)用較高和火災(zāi)試驗(yàn)條件的限制，試件的尺寸較??；而且，由于混凝土材料的熱惰性，抗火試驗(yàn)中相似比問(wèn)題難以解決，試驗(yàn)結(jié)果不能反映足尺有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁板抗火性能。為

2、此，本文開(kāi)展了如下研究工作。
　　(1)采用ANSYS軟件對(duì)火災(zāi)環(huán)境熱量的傳遞過(guò)程進(jìn)行了仿真分析，得到了在給定升溫曲線下有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁板的溫度場(chǎng)。在溫度場(chǎng)分析的基礎(chǔ)上，采用FORTRAN語(yǔ)言編寫(xiě)程序?qū)Ω邷叵掠姓辰Y(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁板的結(jié)構(gòu)反應(yīng)進(jìn)行分析。在結(jié)構(gòu)反應(yīng)分析過(guò)程中，采用纖維元模型，考慮了力與溫度相互耦合的影響，開(kāi)展基于截面的彎矩-曲率分析，在得到梁板沿長(zhǎng)度方向各個(gè)截面的彎矩-曲率關(guān)系后，采用共軛梁法計(jì)算得到高溫下有粘結(jié)預(yù)

3、應(yīng)力混凝土梁板的變形。
　　采用上述計(jì)算方法，對(duì)高溫下足尺有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁板的結(jié)構(gòu)反應(yīng)進(jìn)行了擴(kuò)參數(shù)分析，研究了梁板截面尺寸、綜合配筋指標(biāo)、預(yù)應(yīng)力度、有效預(yù)應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力筋的保護(hù)層厚度等參數(shù)對(duì)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁板高溫下極限彎矩與常溫下極限彎矩比值MM的影響。計(jì)算結(jié)果表明，綜合配筋指標(biāo)、預(yù)應(yīng)力T u/u度和有效預(yù)應(yīng)力對(duì)MM的計(jì)算結(jié)果影響不大。建立了有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁u/u T板高溫下極限彎矩與常溫下極限彎矩比值MM的計(jì)算公式，該

4、公式反映了不u/u T同受火時(shí)間下足尺有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁板截面抗力的衰減幅度規(guī)律，能夠得到火災(zāi)下給定荷載狀態(tài)和截面配筋的足尺有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁板的耐火極限。
　　(2)與高溫下的分析方法相同，采用FORTRAN語(yǔ)言編寫(xiě)程序?qū)Ω邷睾笥姓辰Y(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁板的結(jié)構(gòu)反應(yīng)進(jìn)行分析。通過(guò)高溫后足尺有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁板結(jié)構(gòu)反應(yīng)的擴(kuò)參數(shù)分析，建立了有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁板高溫后極限彎矩與常溫下極限彎矩MM的計(jì)算公式，該公式反映了不同受火時(shí)間后

5、足u/u A尺有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁板截面抗力的衰減幅度規(guī)律，對(duì)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁板的火災(zāi)損傷評(píng)估和災(zāi)后修復(fù)有重要意義。
　　(3)針對(duì)火災(zāi)下有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支板存在耐火極限由變形控制的問(wèn)題，進(jìn)行了高溫下足尺有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支板的變形的非線性計(jì)算分析。分析了計(jì)算跨度、預(yù)應(yīng)力筋保護(hù)層厚度、荷載水平、預(yù)應(yīng)力度、有效預(yù)應(yīng)力、綜合配筋指標(biāo)等參數(shù)對(duì)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支板由變形控制耐火極限的影響。計(jì)算結(jié)果表明，預(yù)應(yīng)力度、有效預(yù)應(yīng)力對(duì)

6、有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支板由變形控制耐火極限的影響不大。建立了綜合考慮計(jì)算跨度、預(yù)應(yīng)力筋保護(hù)層厚度、荷載水平、綜合配筋指標(biāo)等四個(gè)參數(shù)影響的有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支板由變形控制的耐火極限公式。
　　(4)為滿足有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁板抗火設(shè)計(jì)的需要，分總則、火災(zāi)升溫曲線、溫度場(chǎng)、作用效應(yīng)與抗力及抗火設(shè)計(jì)原則、承載力計(jì)算、由承載力控制的耐火極限計(jì)算、變形計(jì)算、配筋構(gòu)造的基本要求、爆裂驗(yàn)算和防止爆裂措施等方面對(duì)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁板提出了抗火