Q235钢在火灾条件下的力学性能研究

在试验的基础上,对建筑中常用的Q235铜在火灾条件下的力学性能进行了研究,获得了Q235钢的屈服强度、极限强度、弹性模量、极限应变等力学性能随温度变化而变化的规律,并对影响Q235钢力学性能的因素进行了分析。     

高温后不同类型混凝土力学性能试验研究

对高温后C40和G50普通混凝土以及C80高性能混凝土的力学性能进行了试验研究,描述了试验现象,探讨了火灾温度、恒温时间、试件尺寸、冷却方式和混凝土类型等因素对高温后混凝土力学性能的影响,提出了高温后不同类型混凝土的轴心抗压强度、弹性模量、峰值应变等经验计算公式和高温后混凝土轴压应力-应变关系曲线表达式.试验研究表明,随着火灾温度的升高和恒温时间的增加,高温后混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量等整体上呈降低趋势,而峰值应变逐渐增加;在火灾温度、恒温时间恒定时,试件尺寸越大越不利,喷水冷却不如自然冷却,高性能混凝土不如普通混凝土.     

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。     

钢网壳抗火非线性有限元分析

通过两种方式研究钢网壳的抗火性能,其一是对火的分析及单个构件的抗火力学性能分析;其二是对钢网壳结构进行抗火分析,以结构具有一定的抗火时间为标准,通过模拟预测实际火灾特性和结构的非线性有限元分析,求得直到倒塌时的结构抗火全过程响应,从而确定结构的抗火性能及临界温度。并通过一个实际的算例进行了结构的倒塌分析,得到了一些结论,从而对其实际抗火能力有一个理性的了解和认识,为经济、科学的结构综合防火设计提供理论依据。     

火灾环境下钢结构力学响应行为研究回溯与前瞻

火灾环境下高温对结构钢材的力学性能具有显著的不利影响.通常钢材在200～400℃的温度下力学性能开始下降,在800℃以上几乎丧失所有的强度.火灾环境下的钢结构力学响应行为是钢结构抗火设计的前提.为了展示火灾环境下钢结构的力学响应研究的清晰脉络,首先综述了火灾环境工况加载、钢结构升温规律的研究文献,然后从钢的耐火性能分析开始,评述了钢结构形式对耐火性能的影响和热作用下的结构变形研究.研究表明:若采用ISO 834标准升温曲线作为热加载方式,钢结构的升温规律和力学响应行为与真实火灾场景下相比差异显著,在标准火下钢的抗火时间更长;钢结构在火灾环境下的热应变随温度升高而增大,最终导致屈曲和过度挠度;当温度超过400℃时,高温蠕变会加速结构的失效;试验和数值模拟方法能很好地预测钢结构在真实火灾环境下的温升规律;较为真实地表征钢结构的不均匀力学响应行为,首先需要加载真实的火灾工况,同时要充分考虑钢结构形式,并耦合运用工程热物理、力学相关工具和方法;钢附着可燃材料燃烧的热反馈及相应的力学响应行为是钢结构抗火研究的新问题,针对该问题需要建立科学的热-力耦合工程定量测试方法.     

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。     

火灾探测器可靠性的Monte Carlo仿真方法浅析

从"人—机—环境"的角度对导致火灾探测器误报、漏报的原因进行了分析,利用Monte Carlo系统仿真方法对火灾探测器的可靠性进行了模拟分析,得到的探测器可靠度、故障率曲线与理论和工程实际情况相符。正确地描述了火灾探测器的故障率随时间变化的规律,为进一步应用该方法来分析整个火灾探测报警系统的可靠性提供了理论基础。     

建筑火灾增长阶段室内温度的时间特性研究

为研究建筑火灾增长阶段室内温度的时间变化规律,提出了高温烟气的主要几种热损失的计算方法,发展了受火室与未受火室及环境的热平衡方程,并采用牛顿-拉菲尔森法迭代得到受火室的温度变化.计算了慢速、中速、快速、超快速四种火灾增长速率下,受火室气相温度及烟气热损失随时间的变化.本文的研究方法及有关结果可以为建筑防火及安全疏散提供有力依据.     

方中空夹层钢管混凝土柱火灾后剩余轴压承载力

为探究影响方中空夹层钢管混凝土火灾后剩余轴压承载力的因素,利用ABAQUS有限元软件,建立方中空夹层钢管混凝土的温度场和力学场分析模型。通过建模分析,可以得出以下结论:计算长度、空心率、受火时间、钢材强度、混凝土强度、荷载偏心率是影响方中空夹层钢管混凝土火灾后剩余轴压承载力的主要因素,其影响规律为:方中空夹层钢管混凝土柱剩余承载力随计算长度、空心率、荷载偏心率、受火时间的增加而降低;随混凝土强度和钢材强度的增加而增加。在参数分析结果的基础上,给出了该类构件火灾后剩余轴压承载力的简化计算公式,该公式的精度较高,与数值程序计算结果相近,可为此类构件火灾后剩余承载力计算提供参考。     

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.     

法布里-珀罗光纤传感器在桥梁健康监测中的应用

对桥梁实施监测 ,是诊断桥梁健康状况的主要手段 ,现代传感技术和计算机技术的发展 ,使桥梁健康状态的实时监测变为可能。笔者分析了法布里 -珀罗光纤传感器的基本原理和特性 ,设计了一种法布里 -珀罗应变测试系统 ,并在预应力混凝土连续桥梁上与电阻式应变传感器进行了应变对比测试试验。试验结果表明 ,法布里 -珀罗光纤传感器对环境温度不敏感 ,易与钢筋、混凝土复合 ,适用于桥梁结构的应变测试 ,可用于桥梁健康状态的在线监测     

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。     

基于模态参数的桥墩结构损伤识别数值研究

铁路简支梁桥桥墩横向振动时,可简化为墩顶具有集中质量的悬臂梁模型,地基约束用地基弹簧模拟。研究墩身的结构性损伤时,该模型与基底固结的悬臂梁模型原理相同。利用冲击振动试验法可以准确得到桥墩的一阶振型和一阶频率,利用这两个参数可以构造出一阶振型比、特征参数、一阶曲率模态差三个指标。以一混凝土悬臂梁为例,用一阶振型比、特征参数、一阶曲率模态差指标进行结构损伤识别的数值研究,总结了特征参数指标在结构损伤前后的变化规律。分析结果表明几个指标对损伤比较敏感。     

高架仓库火灾烟气运动和控制数值模拟研究

根据哈尔滨某纺织品仓库的实际尺寸建立几何模型,应用大涡模拟(LES)方法对机械排烟模式下仓库火灾的热释放速率、温度流场、能见度变化情况进行数值模拟,得出了火灾的发生发展、火场温度分布、烟气流动状况及其组分浓度等参数随时间的动态变化规律。模拟结果表明,机械排烟可以将烟气控制在8m以上的空间内,有效地抑制烟气向仓库下部扩散,使仓库内的温度和能见度不影响人员安全疏散。研究成果可以为合理地设计大型高架仓库的防排烟措施提供参考。     

桥梁施工过程的布拉格光纤光栅安全监测技术

为了安全可靠地建好每座大跨桥梁,就要对每座桥的施工过程进行安全监测,传统的安全监测方法是采用电测技术,由于抗电磁干扰性差等原因,测试的数据真实性差。笔者在布拉格光纤光栅的传感原理、室内悬臂梁试验和埋设工艺的研究基础上,成功地在黑大公路牛头山大桥上布设了布拉格光纤光栅应变传感器,为对比布拉格光纤光栅的监测结果,埋设了应变砖测试混凝土的应变,监测了该桥预应力混凝土连续梁先简支后连续施工的全过程,施工监测结果表明:布拉格光纤光栅监测大桥施工结果准确、稳定和可靠,同时证明该光纤光栅测试技术可以用于桥梁施工过程的安全监测且结果明显好于传统的电测技术。     

火灾下钢框架结构热-力耦合模拟与性能分析

基于"自然火灾安全概念"(NFSC)的基本思想,提出了火灾下钢结构热-力耦合模拟方法。利用ANSYS的参数化设计语言,建立了ANSYS软件与OZone火灾分析软件的数据接口,实现了火灾分析软件与大型有限元软件的耦合运用。基于火灾模拟软件OZone的分析结果,利用APDL语言,对钢框架结构进行了真实火灾场景下的热-力耦合模拟。研究表明:钢框架结构在真实火灾场景下,受非均匀变热流影响,结构内部将产生热应力梯度和应力牵移现象;同时钢框架中钢梁固接时,火灾初期变形较小,当达到某个关键时间点后将开始大的变形破坏,其主要原因是钢框架内部产生塑性铰,即钢梁由固接变为铰接,释放了对钢梁的约束。     

异形阻燃木-混凝土组合梁耐火特性实验*

为提高纯木梁的耐火性能,提出异形阻燃木-混凝土组合梁提高耐火性能的方法。通过实验研究对比Π形、T形的异形阻燃木-混凝土组合梁与全混凝土梁受火特性和剩余承载力。研究结果表明:3面受火后,异形阻燃木-混凝土组合梁上部多数区域未达强度降低起始温度,全混凝土梁均超过强度降低起始温度,且受火温度远远高于木-混凝土组合梁;T形阻燃木-混凝土组合梁试件剩余承载力最大,耐火能力最强,Π形阻燃木-混凝土组合梁次之,全混凝土梁最差;异形阻燃木-混凝土组合梁受火后损坏情况轻于全混凝土梁,但产烟量大于全混凝土梁。     

不同升温条件TN梁火灾行为的有限元分析

采用有限元法对H型简支钢梁在火灾下的热、结构响应进行模拟，得到了瞬态温度场分布，挠度、轴向变形随温度变化的曲线，构件的耐火时间和耐火温度以及屈曲破坏形态，并与试验结果进行了比较；分析了不同升温条件下钢梁的温度场分布和变形规律；研究了升温速率对钢梁火灾性能的影响。结果表明：火灾升温速率不同时，梁截面呈现出不同的非线性温度梯度；升温速率小，截面温度梯度小，耐火时间长，梁变形主要为热膨胀；升温速率大，环境温度高，截面温差大，耐火温度高，屈曲破坏时能承受的挠度也大，但耐火时间短，梁变形为热膨胀和热弯曲的组合。     

受火后方钢管约束钢筋再生混凝土轴压短柱力学分析

利用ABAQUS软件建立了火灾后方钢管约束钢筋再生混凝土轴压短柱非线性有限元模型,在确定混凝土和钢材的本构基础上,对其火灾后轴压性能进行了数值计算,并与已有相关试验数据进行了对比验证。分析了升温时间、基体混凝土强度、再生粗集料取代率、截面尺寸、含钢率等参数对火灾后轴压性能的影响规律。结果表明:随着升温时间的增加,试件截面角部对中心区域的约束效果逐渐减弱,截面应力逐渐降低且分布趋向均匀;基体混凝土强度和截面直径是影响试件剩余承载力和初始损伤的主要因素,集料取代率和含钢率影响较小,所有试件的损伤发展过程较为相似;各试件的耗能能力随升温时间的增加呈现先提高后降低的趋势;提出了此类试件火灾后相关评价指标的简化计算公式,可为工程实际应用提供参考。     

不同升温条件下钢梁火灾行为的有限元分析

采用有限元法对H型简支钢梁在火灾下的热、结构响应进行模拟,得到了瞬态温度场分布,挠度、轴向变形随温度变化的曲线,构件的耐火时间和耐火温度以及屈曲破坏形态,并与试验结果进行了比较;分析了不同升温条件下钢梁的温度场分布和变形规律;研究了升温速率对钢梁火灾性能的影响.结果表明:火灾升温速率不同时,梁截面呈现出不同的非线性温度梯度;升温速率小,截面温度梯度小,耐火时间长,梁变形主要为热膨胀;升温速率大,环境温度高,截面温差大,耐火温度高,屈曲破坏时能承受的挠度也大,但耐火时间短,梁变形为热膨胀和热弯曲的组合.