受火作用大型預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板承載性能試驗(yàn)研究

發(fā)布時(shí)間：2020-08-08 10:03

【摘要】：建筑火災(zāi)是當(dāng)前發(fā)生最為頻繁的災(zāi)害之一,火災(zāi)的高溫作用會(huì)嚴(yán)重影響工程結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的承載性能,因此,開(kāi)展工程結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的耐火性能研究已是防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。大型預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板是在工業(yè)建筑中廣泛應(yīng)用的屋面基本結(jié)構(gòu)構(gòu)件,且具有跨度大和板厚薄的特點(diǎn),遭受火災(zāi)高溫作用將嚴(yán)重影響其承載性能。目前,國(guó)內(nèi)外關(guān)于該類(lèi)大型屋面板受火作用承載性能劣化規(guī)律的相關(guān)理論和試驗(yàn)資料較少,因此,開(kāi)展針對(duì)大型預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板耐火性能的研究具有重要理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文總共制作了8塊大型預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板試件,其中3塊作為常溫對(duì)比試件,1塊進(jìn)行熱力耦合作用下極限承載性能試驗(yàn)研究,4塊進(jìn)行經(jīng)歷火災(zāi)作用后剩余承載性能的試驗(yàn)研究。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和相關(guān)成果如下:(1)通過(guò)3塊常溫對(duì)比預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板的靜力加載試驗(yàn),觀察分析了屋面板在均布荷載作用下的豎向撓度變化、裂縫開(kāi)展規(guī)律和破壞特征。試驗(yàn)結(jié)果顯示,常溫對(duì)比試件整體的最終破壞形式為始于兩側(cè)主肋的受彎破壞。(2)進(jìn)行了簡(jiǎn)支預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板在恒載升溫情況下的承載性能試驗(yàn),通過(guò)測(cè)量溫度場(chǎng)沿板厚度方向的分布情況和板的豎向撓度,研究熱力耦合作用下屋面板的裂縫開(kāi)展規(guī)律、破壞特征和耐火極限。試驗(yàn)結(jié)果表明:熱力耦合作用下,屋面板的破壞始于兩邊主肋的受彎破壞,且破壞迅速。屋面板破壞時(shí)板頂四個(gè)區(qū)格內(nèi)出現(xiàn)平行于主肋和次肋的主裂縫,并形成塑性鉸環(huán),最終破壞形式為始于兩側(cè)主肋的受彎破壞,實(shí)測(cè)耐火極限約為50分鐘。(3)通過(guò)對(duì)火災(zāi)后澆水冷卻預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板的常溫靜力加載試驗(yàn),研究和分析了經(jīng)歷火災(zāi)高溫作用澆水冷卻后構(gòu)件的裂縫開(kāi)展規(guī)律和破壞特征。試驗(yàn)研究表明:澆水冷卻沒(méi)有造成混凝土表面的爆裂和脫落,與常溫對(duì)比試件比較受火作用澆水冷卻后屋面析的承載性能降低,抗彎剛度下降。受火時(shí)間不同的試件,隨著受火時(shí)間的增加,屋面板的承載性能劣化也越嚴(yán)重,抗彎剛度也越來(lái)越低,屋面板的最終整體破壞形式為始于兩側(cè)主肋的受彎破壞。(4)基于試驗(yàn)結(jié)果,利用ABAQUS有限元模擬軟件,進(jìn)行了非受火屋面板承載性能模擬分析、熱力耦合作用下屋面板承載能力極限模擬分析、火災(zāi)中屋面板內(nèi)部溫度場(chǎng)分布模擬分析、火災(zāi)澆水冷卻后屋面板承載性能模擬分析,并將有限元模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TU378.5
【圖文】：

試件尺寸,試件,耐火極限

山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文表 3.1 試件編號(hào)及試驗(yàn)工況設(shè)計(jì)試件類(lèi)別試件編號(hào) 受火時(shí)間（min）加載方式常溫試件CW-B1 0常溫靜力承載力加載試驗(yàn)CW-B2 0CW-B3 0受火作用后澆水冷卻試件JS-B30 30受火時(shí)不加載火災(zāi)后靜力加載試驗(yàn)JS-B45 45JS-B60 60JS-B75 75耐火極限試件 JX-B 耐火極限受火時(shí)加載

剖面圖,剖面圖,耐火極限,靜力加載試驗(yàn)