火灾作用后RC简支梁抗弯承载力试验研究和可靠度分析

建筑物发生火灾后 ,结构的力学性能如何变化一直是研究人员普遍关注的热点问题。但是火灾对建筑物的影响因素较为复杂 ,这些问题至今还没有得到很好的解决。笔者通过试验研究了 11根三面受火钢筋混凝土简支梁在不同初始荷载和配筋下的火灾后抗弯承载力和可靠度 ,并进行了比较。试验结果表明 :在其他条件相同仅配筋不同时 ,钢筋配置适当增加 ,火灾后抗弯承载力下降减少 ,钢筋混凝土梁的抗火能力增强 ;在其他条件相同仅初始荷载不同时 ,初始荷载增加 ,抗弯承载力下降增加 ,火灾后可靠度的下降幅度也增加。试验研究为钢筋混凝土梁的抗火设计和火灾后的修复和加固提供了参考依据。     

火灾温度下钢筋混凝土板的非线性分析

本文利用一维非稳态差分方法分析了火灾温度作用时钢筋混凝土内部温度场分布，根据混凝土和钢筋在不同温度的本构关系及强度变化，对钢筋混凝土板进行了非线性分析，本文所得的温度场和荷载－挠度曲线计算结果与试验结果吻合较好。     

碳纤维布加固火灾后足尺钢筋混凝土梁的试验研究

目前，对碳纤维布加固火灾后足尺钢筋混凝土结构的试验研究还不多。本文简要介绍了足尺钢筋混凝土粱火灾试验情况、火灾后梁的加固方案，然后对加固后的梁进行静载试验。试验结果表明，采用碳纤维布(CFRP)加固能显著提高梁的刚度和承载力，就刚度提高程度而言，CFRP在后期阶段贡献较大，就承载力提高程度而言，粘贴两层所提高的程度不是粘贴一层的两倍；CFRP加固后的受火梁在荷载作用下沿高度方向上混凝土的应变近似直线分布。实验结果为火灾后混凝土结构的修复加固提供了可靠的试验依据。     

火灾下钢筋混凝土受弯构件的非线性分析

火灾下钢筋混凝土受弯构件的变形非常大,伴随的转动也很大,尤其是单面受火的板,属于典型的大变形问题。基于平截面假定的M-φ非线性分析方法,以截面中心处的应变ε^-和截面曲率φ为基本变量,建立平衡方程,原理简单,比较适合对火灾下钢筋混凝土受弯构件的简单分析。材料的本构方程中考虑了塑性应变、蠕变应变和热膨胀应变,并采用了有效的热弹塑性积分方案。利用Quasi-Newton方法,进行求解。通过实际编程发现,该方法简单,计算量小,且计算精度能满足工程要求。缺点是需要选择合适的ε^-,φ初值。     

火灾下钢筋混凝土梁热力学性能数值模拟分析*

为了研究火灾下钢筋混凝土（RC）简支梁的热力学性能,建立火灾高温下RC梁的数值分析模型,与火灾试验对比验证模型的有效性;分别对4根完全相同的RC梁进行不同受火试验,研究受火时间、混凝土高温爆裂及钢筋-混凝土黏结高温退化对RC梁截面温度场分布、钢筋应力与滑移量分布、残余抗弯承载力的影响规律。研究结果表明:截面温度梯度随受火时间增长而扩大,底部角筋比其他纵筋升温均快;混凝土爆裂对直接受火面10 mm厚度范围内温度影响较为显著,角筋升温速率随受火时间增长而增大;底部纵筋应力随受火时间增长而下降,中筋的应力高于角筋;钢混界面滑移量随受火时间增长而增大,底部中筋的滑移量小于角筋;残余抗弯承载力随受火时间增长而线性减小;爆裂深度对残余抗弯承载力的影响程度要高于爆裂面积,跨中1/5跨长位置爆裂对残余抗弯承载力影响最大。     

火灾后钢筋混凝土板的承载力计算与可靠指标分析

本文利用有限差分法分析了火灾时钢筋混凝土板内最高温度分布，并根据有关火灾温度后钢筋与混凝土的本构关系及钢筋混凝土结构理论，用数值方法计算了钢筋混凝土板灾后承载能力。此外还根据结构可靠度理论分析了钢筋混凝土板在承受原设计荷载时其可靠指标的变化。     

CFRP用于火灾后钢筋混凝土梁抗弯加固的试验研究及有限元分析

笔者结合对结构火灾损伤的分析 ,采用有限元分析软件ANSYS对火灾后CFRP加固钢筋混凝土梁荷载与应变、挠度的关系进行了数值分析 ,并与试验结果进行了比较 ,吻合良好。加固后的混凝土梁在钢筋屈服后 ,仍然有一定的荷载容量。这种荷载承受能力可一直持续到结构破坏 ,这主要是碳纤维布在后期发挥的作用 ,用碳纤维布加固受火后的混凝土梁 ,能明显地提高梁的极限承载力 ,在钢筋屈服后对梁的刚度有较大幅度的提高。在挠度的计算中 ,在钢筋屈服后 ,有限元模型由于混凝土的裂缝快速发展 ,刚度下降很大 ,所以挠度在相同荷载下 ,稍大于试验值。这与笔者提出的扰度简化计算公式的计算结果与试验数据十分吻合。用ANSYS对CFRP加固梁进行分析能够达到比较精确的理论分析结果。     

钢筋混凝土矩形梁在实际火灾下正截面承载力数值计算

为了正确评估钢筋混凝土矩形梁在实际火灾条件下的承载力,以一般室内火灾轰燃后的房间平均温度-时间曲线为火作用,以建筑结构耐火理论为基础,采用数值计算方法研究钢筋混凝土矩形梁的正截面承载力.研究结果表明:梁的承载力随火灾房间温度升高而变小,在温度达到最大值后承载力达到最小值.火灾房间火灾荷载越大,开口因子越小,火作用越大,梁的最小承载力越小;反之相反.相同条件下梁支座截面的承载力要大于跨中截面.     

钢筋混凝土柱温度场试验研究

研究钢筋混凝土柱在升温、降温加热曲线作用下的截面温度场分布。完成了1根边长700mm方形钢筋混凝土柱的四面受火温度场试验,加热曲线升温段为ISO-834标准升温曲线,降温段为随炉冷却降温曲线。试验过程中测得了柱截面内不同位置的温度变化。建立有限元模型对试验结果进行了模拟分析。结果表明:方形柱截面内不同位置的升温速率、降温速率受其距受火面距离影响较大;截面内距离受火面越远的位置,升温滞后现象越明显;在ISO-834标准升温和随炉降温加热曲线作用下,当方形柱的截面边长大于等于700mm时,柱截面内的温度分布可反映大截面尺寸钢筋混凝土柱在火灾升、降温阶段的温度分布变化。     

地下环形隧道纵向通风下火羽流数值模型建立

为全面研究隧道火灾火羽流特性,分析隧道火羽流运动机理,在前期小尺寸试验及数值模型基础之上进行数学建模,通过理论分析对模型进行适当数学简化,运用质量守恒、能量守恒和微分方程求解,经过严格理论推导,最终得出纵向通风地下环形隧道近场火焰区火羽流全模型,并系统地给出了隧道火羽流的羽流半径、羽流速度、羽流质量流率、羽流温升和羽流中心线温度的数学表达式。同时,结合现有实验数据,修正本文所提模型。研究结果可补充现有受限空间火灾动力学理论,为隧道火灾烟气控制、人员疏散及火灾综合防治提供理论依据。     

聚苯乙烯泡沫芯材的燃烧特性及其在火灾事故原因调查中的应用

利用热解分析、热电偶束和ISO9705房屋/墙角等实验装置测试了彩钢板中聚苯乙烯泡沫(EPS)芯材的热解特性和水平方向的温度分布及整体板材的燃烧特性,结合某乳液公司冷库火灾事故原因调查,分析评价了EPS泡沫夹芯板的潜在和实际火灾危险性,证实了EPS芯材内部的燃烧和热传播为火灾蔓延的主要原因.     

港珠澳大桥沉管隧道接头耐火性能试验研究

为研究港珠澳大桥沉管隧道管节接头的耐火性能,在1:5缩尺寸模型内进行了4次单孔接头整体在不同特性防火板保护下的火灾试验.试验主要量测了火灾全过程中防火板背火面、混凝土、钢筋、防火隔断、止水带等位置温度随时间的变化情况.结果表明:1)1200℃火灾持续2 h,接头在25 mm～30 mm厚单层防火板保护下,混凝土外表面温...     

基于层次分析法的热塑性聚氨酯及其纳米复合材料火灾危险性综合评价

聚合物的火灾危险性与热、烟、毒的释放密切相关,但采用不同指标对材料的评价结果不一致。以纳米级蒙脱土(MMT)、氢氧化铝(ATH)和聚磷酸铵(APP)为添加剂的热塑性聚氨酯(TPU)纳米复合材料为研究对象,选取其在静态管式炉、稳态管式炉和锥形量热仪中的相关实验数据,以HCN总浓度作为特殊毒性危害指标,CO和CO_2浓度为一般毒性危害指标,以热释放速率峰值、平均热释放速率、总热释放量为热危害指标,以产烟速率峰值、生烟总量为烟危害指标。进一步细分了火灾烟气中不同毒性气体对于火灾风险的影响,并运用层次分析法计算指标权重,综合评价了热塑性聚氨酯及其复合材料的火灾危险性。结果表明,当添加量为6 wt%聚磷酸铵、3 wt%氢氧化铝与3 wt%蒙脱土时,此时复合材料的火灾危险最低,证明了综合热、烟、毒三个层次来降低聚合物材料火灾危险性是可行的。     

沉管隧道火灾高温试验炉烟道设计与性能研究*

为提高临时性砌筑烟道在沉管隧道高温火灾试验中的可靠性,通过在烟道内设置水喷淋系统,实现对烟道内热烟气有效降温,并基于FDS软件对火灾试验炉进行模拟分析,研究烟道内温度场分布,指导火灾试验炉建造。结果表明:热烟气经过水喷淋后温度降低700 ℃,水喷淋对热烟气降温效果良好;烟道排烟通畅,无明显开裂、漏烟现象,可满足非永久性火灾试验要求。     

燃煤锅炉的氧腐蚀机理研究及防护措施

针对河北省某厂的燃煤锅炉的烟管腐蚀问题,通过水质分析、采集腐蚀处的产物,进行XRD、扫描电镜、能谱分析等手段分析腐蚀产生原因和腐蚀速率的影响因素.发现烟管与水接触侧发生了氧腐蚀.水垢附着速率、溶解氧含量这两种因素对腐蚀速率影响较大.并针对锅炉材质、锅炉设计、水质处理、停炉保养、人员素质等方面提出改进措施,为今后处理类似问题提供经验和参考.     

韶钢6号高炉炉缸整体浇注及强化冶炼实践

韶钢6号高炉通过炉缸浇注整体修复,取得了较好的效果。该技术直接在变薄的炉缸炭砖层上浇注一层耐高温、抗渣侵蚀、不溶于铁水的整体陶瓷杯,阻隔炭砖与铁水的直接接触,并形成一个新的、稳定有效的炉缸传热系统,从而实现高炉长寿,为后续强化冶炼提供了前提条件。针对本次实践,对炉缸整体修复过程及强化冶炼进行探讨。     

火源位置对房间-走廊式结构下烟气危害性影响的实验研究

利用小尺寸典型建筑结构实验台选取了两种不同大小的油盘和三个典型的火源位置进行实验,同步获取浓度、温度、质量数据,对准稳态时段内的数据进行分析;以整个火源房间为控制体,以有害组分CO的积分平均浓度及生成率为研究对象,研究了不同火源位置影响下开口的气体质量流率与中性面高度之间的关系,以及火源热释放速率或中性面的高度对CO的浓度及生成率的影响.结果表明,无论火源处于近门角落还是远角,CO积分平均浓度及生成率的数据表明其烟气层的危险性均明显高于火源处于中心时的值.     

硫化亚铁引发储油罐火灾危险性的研究

笔者通过模拟储油罐中硫化亚铁的生成方式 ,分析和研究了硫化氢气体与氢氧化铁、三氧化二铁和四氧化三铁反应 ,生成的硫化亚铁的氧化倾向性 ,并采用自然氧化绝热装置 ,测定了硫化亚铁的温度变化曲线。实验研究结果表明 ,不同方式生成的硫化亚铁 ,其氧化性不同 ,自燃性也不同 ,均有较显著差异。硫化亚铁的温度变化曲线表明 ,氧化反应随着时间增加 ,其他应进行得越来越快 ,将会造成热量的聚集 ,使油品温度快速上升 ,导致油品自燃和储罐发生着火爆炸。实验研究证明 ,硫化亚铁氧化反应放出热量是构成油罐着火危险性的最大因素。     

基于ARIMA-MC模型钢铁企业高炉煤气发生量预测

为了预测钢铁企业高炉煤气发生量,本文用ARIMA模型及马尔科夫链建立了ARIMA-MC模型对高炉煤气的发生量进行预测。结合某钢铁企业实际的原始数据,通过实验,随机抽取多组测试结果中的两组,1#和2#各30个点进行预测,结果表明预测平均相对误差分别为2.27%、3.03%。实验结果证明新算法的有效性。     

峡谷地形中森林地表火蔓延实验研究

在峡谷形的受限结构实验台上进行森林火灾实验，燃料采用与林间可物相似的混合物，观测火蔓延过程在这种地型结构中的特点。改变风速，通过温度时间曲线分析林火蔓延过程以及烟气运动的规律，所得到的结果也将为林火模型进一步的建立提供实验依据。