预应力预制叠合楼板耐火性能参数分析

在合理选择混凝土和预应力筋材料的热工参数、高温力学参数的基础上,采用有限元分析软件ABAQUS建立底面受火的预应力预制叠合楼板的高温热力学模型,计算结果得到已有试验结果的验证。对影响预应力预制叠合楼板高温力学性能的各参数进行有限元分析,结果表明:荷载水平和耐火保护层厚度对叠合楼板耐火性能的影响显著,混凝土强度、预应力筋截面配筋率等参数对叠合楼板的耐火性能影响较小,可以忽略不计;耐火保护层厚度一定时,叠合楼板的耐火极限随荷载水平的提高而降低;荷载水平一定时,叠合楼板的耐火极限随耐火保护层厚度的增加呈非线性提高。在ISO-834标准火灾作用下,叠合楼板跨中挠度变化率速率大于L2/(9000d)可作为其达到耐火极限的判别标准。选取荷载水平、混凝土保护层厚度两个重要影响参数进行分析,提出了叠合楼板的耐火极限取值建议,为预应力预制叠合楼板的抗火设计提供技术参考。     

基于ABAQUS的钢-混凝土组合桥抗火性能分析

采用ABAQUS有限元软件,选取ISO834和烃类HC火灾曲线,对钢-混凝土组合桥的抗火性能进行了分析,包括截面温度场和耐火极限分析。无防火保护的组合桥火灾下破坏准则为挠度和变形速率共同控制,HC和ISO 834两种火灾曲线下的耐火极限分别仅为5 .15 min 和13.95 min,钢梁下翼缘和腹板的临界温度为595 ℃。采取防火保护措施后,组合桥的截面温度明显降低,火灾下变形速率明显减小,破坏准则变为仅由挠度控制,因而达到耐火极限时的允许挠度更大,耐火极限明显增大。在喷涂厚度为20 mm 的防火涂料进行防火保护后,HC和ISO 834两种火灾下组合梁的耐火极限分别增大为92.8 min和121.5 min,即发生火灾后将有充足的时间留给消防人员灭火。     

钢筋混凝土结构抗火性能试验研究现状及存在的问题

在大量调研的基础上,从材料、结构和构件三个层次分析了目前混凝土结构抗火性能试验现状、存在的问题及解决方法。这些问题有的是关于试验标准和方法认识上存在一定争议的,有些是实验室和真实情况的不一致造成的,有些是目前技术水平限制所产生的,有些是目前试验领域缺乏研究或还没有认识到需要研究的问题,讨论了一些有价值的建议和研究方向,对今后混凝土结构抗火性能试验有借鉴意义。     

混凝土梁后张预应力损失的概率特征及敏感性评估

为研究混凝土梁中后张预应力损失的分布特征及其对各种不确定因素的敏感性,以概率数值模拟为基本手段,得到各分项预应力损失及预应力总损失的概率分布特征,并对预应力损失进行了区间估计.将各影响因素划分为施工、设计和材料3类,分析了预应力损失对各类因素的敏感性.结果表明:预应力总损失可用对数正态分布描述;95％置信概率下预应力总损失的上、下限偏离均值可达20％以上,各因素不确定性对预应力损失影响不容忽视;各类因素的敏感程度依次为施工条件、材料性能和设计因素,其中张拉控制应力、预应力筋弹性模量和预应力筋面积分别在3类因素中的影响最为显著;各分项预应力损失中,管道局部偏差对摩阻损失的影响强于管道摩擦,预应力筋越长对锚具变形损失影响越弱,而混凝土收缩徐变损失对徐变的敏感程度要强于收缩.     

含湿量对混凝土结构抗火性能试验影响的探讨

较大含湿量是试验用混凝土结构的一个主要特点。根据火灾试验的特点,在大量调研的基础上,结合作者在试验中的经验教训,对含湿量对混凝土结构抗火性能试验的影响做了阐述,这些影响有关于材料性能的,有关于温度场分布的,有关于混凝土爆裂的,有关于结构变形的,有关于结构耐火极限的。重点分析了含湿量对结构变形的影响,讨论了一些有价值的建议和研究方向,对今后混凝土结构抗火性能试验有较大的借鉴意义。     

预应力混凝土桥梁腐蚀后的受力性能分析

结合某铁路大桥预应力钢丝锈断后梁体的受力性能分析,对预应力混凝土桥梁腐蚀后的耐久性评估方法进行了探讨。首先,用静载试验加载方法对腐蚀梁体进行了实桥试验,分别对每孔2片T型梁的跨中挠度、支座压缩量、跨中及L/4截面混凝土应力、内梁预应力钢丝锈断截面处的混凝土应力进行了测试;然后,对受腐蚀预应力混凝土桥梁进行了有限元分析。介绍了正常梁体和腐蚀梁体的有限元模型、有限元网格剖分建立。在预应力梁体的耐久性分析中,应重点考虑预应力筋锈蚀的影响,并给出了预应力筋的简化分析模型。通过对梁体有限元计算结果和试验值的比较,验证了计算模型基本上能准确地反映梁体的受力情况,说明可以采用有限元方法对预应力混凝土桥梁腐蚀后的耐久性进行评估。     

基于全尺寸火灾试验的家用喷头灭火性能研究

为研究家用喷头的灭火性能和喷头动作后对室内环境的影响,分析了住宅设置自动喷水灭火系统的必要性,并以沙发作为点火源,在相同的喷水强度下开展了不同类型家用喷头和标准喷头的灭火性能对比试验。试验结果表明,采用家用喷头和标准喷头均能有效控火,但下垂型喷头的动作时间要早于边墙型喷头。在室内环境条件变化方面,采用家用喷头时较标准喷头在CO浓度方面减少较为明显,约减少59%;在O2浓度变化方面较采用标准喷头提高了0.6%,采用家用喷头较标准喷头能为人员疏散提供更好的环境。     

预应力混凝土连续小箱梁桥荷载试验研究

为评估鄂钢东西区连接公路桥在正常运营状态下的承载能力和安全性,选取该桥第一、三联的预应力混凝土连续小箱梁进行静、动荷载试验。在静荷载下测试最不利断面的应力和挠度,通过动荷载试验来测试该桥的自振频率、振幅和冲击系数,并与理论值进行对比。结果表明：主梁测试桥面的挠度校验系数和断面的应力校验系数的理论值大于实测值,其最大相对残余变形和残余应变率均不超过20%;第一、三联一阶竖向振动频率实测值分别为3.20、3.55 Hz,实测值均大于计算值,结构整体刚度满足要求;第一、三联实测桥梁冲击系数分别在0.12～0.16和0.15～0.18,桥梁在冲击荷载作用下能正常运营。在正常运营状态下,桥梁结构的整体刚度满足设计要求,且处于弹性工作状况,该桥的自振频率和冲击系数均在合理范围内,表明鄂钢东西区连接公路桥整体承载能力满足公路I级荷载要求。     

腐蚀对预应力筋与混凝土间变形协调性的影响

针对腐蚀导致预应力筋与混凝土间黏结性能退化而引起的变形不协调对构件承载力的影响,结合8片梁的抗弯试验,通过定义变形协调系数表征腐蚀预应力筋与混凝土的应变比,进而量化变形协调性能,构造新的几何关系和平衡方程,推导变形协调系数及构件受弯承载力的表达式,探讨了预应力筋与混凝土间变形协调系数随各影响因素的变化规律,并通过与相关文献试验结果的对比进行了验证。结果表明:腐蚀会引起预应力筋与混凝土间变形协调性下降,极限荷载时,变形协调性的退化使构件承载力降低,考虑腐蚀预应力筋与混凝土间的变形不协调,有助于提高承载力的计算精度;变形协调系数随腐蚀率、梁高、梁宽和混凝土强度增加而增大,随预应力筋重心至梁底距离增加而减小。     

应力波在预应力锚杆内传播特性分析与工程应用

针对煤矿锚杆支护的特点,首先从理论上研究应力波在托板处、锚固开始位置、锚固结束位置的反射和透射规律;然后模拟纵波在全长锚固锚杆内传播速度与树脂-围岩粘结刚度之间的关系;最后在锚杆支护实验室进行了预应力锚杆支护实测对比试验。研究结果表明,应力波反射法不仅可以检测锚杆的锚固位置和锚固长度,而且能由锚固体波速间接检测锚杆的锚固力大小。     

火灾下钢管混凝土柱的耐火极限有限元分析

为研究将轻骨料混凝土作为防火保护层对钢管混凝土柱耐火极限的影响以及保护层厚度实用计算方法,采用有限元方法确定高温下钢管混凝土柱的温度场,通过ABAQUS有限元软件建立钢管混凝土柱的耐火极限模型,分析各参数对构件耐火极限的影响程度,基于数值模拟计算结果,给出在火灾下钢管混凝土柱在工程常用范围内的抗火实用计算公式,将计算结...     

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。     

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。     

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.     

泡沫混凝土和混凝土耐火极限的比较研究

泡沫混凝土用在建筑节能保温工程中,其耐火性能对提高建筑物的抗火灾能力非常重要。在模拟火灾条件下,通过测定不同密度、不同煅烧时间、不同含水量的泡沫混凝土和混凝土的抗压强度值,比较泡沫混凝土和混凝土的耐火极限的变化规律。结果表明,在火灾条件下,泡沫混凝土和混凝土的抗压强度损失率均随密度的增大而降低;密度为300kg/m3和800kg/m3的泡沫混凝土,在800℃下煅烧20min后,其抗压强度损失率分别为66.3%和25.5%;在同样的煅烧条件下,密度为2200kg/m3和2400kg/m3混凝土的抗压强度损失率分别为18.6%和15.8%;泡沫混凝土和混凝土的含水量越高,耐火极限就越长。泡沫混凝土为具有不燃特性A级保温材料,被用于建筑外墙保温隔热材料时,其抗压强度会因火场可燃材料的高温煅烧而有所降低,但其耐火极限能完全满足《建筑防火设计规范》。     

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...     

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。     

通风和开口形状对地下硐室火灾影响的实验研究

针对狭长通道侧向风和不同开口形状对硐室火灾燃烧状态及火焰溢流现象的影响,利用自主设计搭建的小尺寸实验台对侧向通风条件下地下硐室火灾燃烧规律进行研究。实验设定了200 mm×400 mm,300 mm×300 mm,400 mm×200 mm 3种硐室开口尺寸（长×高）,选取1.2,3.3,5.1 m/s 3种通风速度和13.8,41.4,69.0 kW 3种火源功率。研究结果表明:在侧向风作用下,可燃气更容易被吹出造成火焰溢出燃烧现象;侧向风在中性面上部区域主要起降温作用,在中性面下部区域则起升温作用;通风因子大的开口工况,室内温度更高,也更容易达到轰燃条件;宽且低的开口使得高温气体与通风风流在较低处混合,其结果导致硐室下部温度较高,对火灾初期人员疏散不利。     

不同通风条件下柴油池火的实验研究

为了分析不同通风条件对柴油池火燃烧特性及引燃特性的影响,进行205 mm带水垫层柴油池火的引燃实验,通过对池火燃料的质量损失速率、火焰高度、温度及热辐射等的监测,分析通风环境中柴油池火的热传递规律。结果表明:当风速为0.5 m/s时,火灾进入旺盛阶段的时间提前,火焰平均温度最高;当风速为1 m/s时,风速的增加导致油池火的质量损失速率增加,位于主火源下风向的待引燃火源获得的热辐射通量增大,火灾旺盛阶段火焰的平均温度降低,火焰高度降低,下风向相邻油盘引燃的时间提前;1 m/s情况下,205 mm带水垫层柴油池火的安全间距需增加到1D以上;通风环境对池火发展及蔓延的影响是显著的,应适当加大下风向可燃物的安全间距,合理选择通风排烟风速,优化火灾应急救援策略。     

有限元在安全帽设计中的应用

安全帽可以防止高空坠落物对人员头部造成伤害。在材料和工艺一定的前提下,安全帽的结构对发挥安全帽的作用尤为重要。本文首先对安全帽作用机理及使用情况进行分析,指出改善安全帽帽壳缓冲性能有利于更好地发挥安全帽的作用。然后简要介绍ANSYS的建模方案以及网格划分和自由度约束情况,通过对安全帽的ANSYS有限元分析,得出安全帽的变形和应变图,并通过分析安全帽从最低端到顶端的变形和应变情况,指出安全帽在撞击过程中的能力吸收规律,根据分析数据提出建立双层安全帽帽壳的改进方案,并再次通过有限元分析得出变形和应变图,验证了双层安全帽帽壳在缓冲方面更有效果,这种分析结果可以为安全帽帽壳的设计提供参考。