本文關(guān)鍵詞：鋼管—混凝土-CFRP復(fù)合加固鋼筋混凝土柱抗火性能研究

  更多相關(guān)文章： 鋼筋混凝土 溫度場 軸心受壓性能 鋼管—混凝土—CFRP復(fù)合加固鋼筋混凝土柱 抗火性能 極限承載力

【摘要】：FRP材料因?yàn)槠涓邚?qiáng)輕質(zhì)、耐久性好、‘絕緣,耐酸堿鹽,耐腐蝕!’等一系列優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化行業(yè)領(lǐng)域,極大地促進(jìn)了現(xiàn)代化行業(yè)如航海、航天、醫(yī)學(xué)、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。同時(shí)FRP材料本身特有的優(yōu)良性能極大地推動(dòng)了土木工程領(lǐng)域受震害、火災(zāi)影響不大的建筑結(jié)構(gòu)加固修復(fù)的發(fā)展。隨著FRP材料高速發(fā)展,近年來,土木工程領(lǐng)域?qū)RP材料的應(yīng)用開始進(jìn)行深入的研究階段,并采用試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)合的方式探究其災(zāi)后性能:FRP材料性能優(yōu)越,但是耐高溫性能差,受火易燃燒,抗火性能嚴(yán)重不足;高溫下FRP材料與構(gòu)件間粘結(jié)性能差的劣勢進(jìn)一步的限制了FRP材料在土木工程領(lǐng)域的研究發(fā)展。如上述所講,FRP材料耐高溫、抗火性能不足,因此,近年來,諸多對(duì)FRP材料進(jìn)行研究分析的試驗(yàn)及方案,加大了對(duì)FRP材料抗火性能的研究分析,也提出了一系列FRP材料的耐高溫保護(hù)措施,本文是在參考諸多學(xué)者研究理論基礎(chǔ)上,根據(jù)劉永軍老師等提出的新型SCCC結(jié)構(gòu)柱進(jìn)行進(jìn)一步擴(kuò)展研究,探究其在加固修復(fù)受損結(jié)構(gòu)抗火試驗(yàn)中的應(yīng)用。該課題擴(kuò)展名:薄鋼管—混凝土—CFRP復(fù)合加固鋼筋混凝土柱;總所周知,混凝土屬于熱惰性材料,自身導(dǎo)熱性能低,類似于防火材料所特有的防火屬性,在高溫下混凝土構(gòu)件內(nèi)部溫度較表層溫度極低,能夠起到很好的隔熱、阻燃的作用,本課題則充分利用了混凝土的防火特性;對(duì)未經(jīng)受重大損害或歷經(jīng)久遠(yuǎn)的建筑結(jié)構(gòu)表面鑿毛補(bǔ)平,然后粘貼CFRP布加固構(gòu)件;該方法既可以節(jié)約經(jīng)濟(jì)效益又可以提高承載力;另外在CFRP管外焊接空心薄鋼管,在CFRP管與鋼管間填充混凝土,可充分利用混凝土熱惰性提高整體加固結(jié)構(gòu)的抗火性能。本文研究主要內(nèi)容:首先利用高溫燃燒爐對(duì)四面受火鋼筋混凝土柱高溫下性能進(jìn)行探究分析,模擬災(zāi)后的建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)性能,對(duì)火災(zāi)與軸壓力共同作用下構(gòu)件的性能變化進(jìn)行逐步分析,同時(shí)記錄試驗(yàn)過程中的構(gòu)件內(nèi)部溫度-時(shí)間變化情況,并將該過程的數(shù)據(jù)變化形成變化曲線進(jìn)行相關(guān)分析;在試驗(yàn)研究過程中發(fā)現(xiàn),高溫下構(gòu)件材料力學(xué)性能隨升溫時(shí)間發(fā)展急劇下降,在高溫下比較長的時(shí)間內(nèi)混凝土飾面層大面積脫落,保護(hù)層與鋼筋發(fā)生剝離,但是并未顯著脫落,構(gòu)件內(nèi)部由于保護(hù)層作用并無出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷;根據(jù)試驗(yàn)測的各個(gè)截面溫度場變化情況,由外向內(nèi)溫差極大,鋼筋截面溫度達(dá)到400℃左右,核心溫度最低,也達(dá)到100℃左右。高溫后,對(duì)自然冷卻狀況下的構(gòu)件進(jìn)行加固修復(fù),修復(fù)方法采用鋼管-混凝土-CFRP復(fù)合加固技術(shù)手段,形成的新型復(fù)合加固結(jié)構(gòu)同鋼筋混凝土柱的抗火試驗(yàn)方法一樣在國際標(biāo)準(zhǔn)升溫狀況下應(yīng)用。整個(gè)加固結(jié)構(gòu)抗火試驗(yàn)研究過程中,詳細(xì)地記錄結(jié)構(gòu)在荷載與高溫共同作用下的破壞情況,并對(duì)加固結(jié)構(gòu)火災(zāi)中的破壞情況詳細(xì)闡述,與高溫下鋼筋混凝土柱的火災(zāi)試驗(yàn)形成對(duì)比,通過加固構(gòu)件內(nèi)部溫度場的變化情況證明復(fù)合加固結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性能。本文通過對(duì)復(fù)合加固結(jié)構(gòu)抗火性能與鋼筋混凝土構(gòu)件高溫下性能對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),復(fù)合加固結(jié)構(gòu)極大地增強(qiáng)了FRP材料的防火性能,同時(shí)鋼管、混凝土、CFRP三者協(xié)同作用提高了結(jié)構(gòu)柱的極限承載力!
【關(guān)鍵詞】：鋼筋混凝土 溫度場 軸心受壓性能 鋼管—混凝土—CFRP復(fù)合加固鋼筋混凝土柱 抗火性能 極限承載力
【學(xué)位授予單位】：沈陽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU375.3;TU352.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 前言14
• 1.2 纖維復(fù)合材料14-19
• 1.2.1 纖維增強(qiáng)材料14-15
• 1.2.2 FRP材料組成及性能15-16
• 1.2.3 FRP材料優(yōu)缺點(diǎn)16-18
• 1.2.4 FRP材料的應(yīng)用18-19
• 1.3 防火材料19-20
• 1.3.1 防火材料19
• 1.3.2 防火材料優(yōu)缺點(diǎn)19-20
• 1.4 鋼管—混凝土—CFRP復(fù)合加固技術(shù)20-25
• 1.4.1 提出背景20-23
• 1.4.2 研究目的及意義23-24
• 1.4.3 該技術(shù)措施常溫下工作性能24-25
• 1.4.4 該技術(shù)措施火災(zāi)下技術(shù)延伸25
• 1.5 論文研究的目的及主要內(nèi)容25-26
• 1.5.1 研究目的25
• 1.5.2 研究主要內(nèi)容25-26
• 第二章 鋼筋混凝土柱在不同溫度環(huán)境下的力學(xué)性能26-38
• 2.1 鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)26
• 2.2 常溫下構(gòu)件軸壓承載力計(jì)算26-27
• 2.3 高溫下鋼筋混凝土構(gòu)件材料性能27-32
• 2.3.1 不均勻溫度場27-28
• 2.3.2 構(gòu)件高溫下材料性能嚴(yán)重劣化28-31
• 2.3.3 構(gòu)件應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系31-32
• 2.4 高溫下鋼筋混凝土構(gòu)件力學(xué)性能32-33
• 2.5 高溫后鋼筋混凝土構(gòu)件力學(xué)性能33-34
• 2.5.1 高溫后混凝土力學(xué)性能34
• 2.5.2 高溫后鋼筋力學(xué)性能34
• 2.5.3 高溫后鋼筋混凝土粘結(jié)性能34
• 2.6 鋼筋混凝土柱災(zāi)后加固結(jié)構(gòu)的抗火性能34-36
• 2.6.1 構(gòu)件的破壞等級(jí)及主要加固方式34-35
• 2.6.2 FRP加固結(jié)構(gòu)國內(nèi)外抗火性能研究現(xiàn)狀35-36
• 2.7 本章小節(jié)36-38
• 第三章 圓截面鋼筋混凝土柱在標(biāo)準(zhǔn)荷載下的抗火性能研究38-54
• 3.1 綜述38
• 3.2 試驗(yàn)概況38-45
• 3.2.1 材料準(zhǔn)備38-39
• 3.2.2 材料力學(xué)性能39-40
• 3.2.3 試件制作40-44
• 3.2.4 水降溫可動(dòng)反力支座安置44-45
• 3.3 試驗(yàn)構(gòu)件安置及加載方法45-47
• 3.3.1 試件1安置45-46
• 3.3.2 試件2安置46-47
• 3.4 試驗(yàn)現(xiàn)象47-53
• 3.4.1 試件1試驗(yàn)現(xiàn)象47-49
• 3.4.2 試件2試驗(yàn)現(xiàn)象49-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第四章 圓截面鋼筋混凝土柱高溫下的試驗(yàn)結(jié)果分析54-68
• 4.1 試件1承載力分析54
• 4.2 試件1數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析54-58
• 4.2.1 壓力-位移時(shí)間變化曲線54-55
• 4.2.2 構(gòu)件荷載-應(yīng)變關(guān)系55-58
• 4.3 試件2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析58-66
• 4.3.1 爐內(nèi)溫度-時(shí)間變化曲線58-60
• 4.3.2 四面受火構(gòu)件荷載-時(shí)間變化曲線60-61
• 4.3.3 四面受火構(gòu)件變形情況61-62
• 4.3.4 構(gòu)件不同截面溫度-時(shí)間變化曲線62-64
• 4.3.5 構(gòu)件火災(zāi)后最大粒徑統(tǒng)計(jì)分析64-65
• 4.3.6 受火時(shí)間對(duì)結(jié)構(gòu)抗火性能影響65
• 4.3.7 保護(hù)層對(duì)結(jié)構(gòu)抗火性能影響65-66
• 4.4 本章小結(jié)66-68
• 第五章 鋼管-混凝土-CFRP復(fù)合加固鋼筋混凝土柱的抗火性能研究及分析68-82
• 5.1 前言68
• 5.2 材料準(zhǔn)備68
• 5.3 材料的力學(xué)性能68-70
• 5.4 試件加固方案70-72
• 5.5 加固構(gòu)件安置及加載過程72
• 5.6 試驗(yàn)現(xiàn)象72-75
• 5.6.1 構(gòu)件常溫加載過程試驗(yàn)現(xiàn)象72-73
• 5.6.2 構(gòu)件高溫下試驗(yàn)現(xiàn)象73-75
• 5.7 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析75-80
• 5.7.1 爐內(nèi)溫度-時(shí)間變化曲線75-77
• 5.7.2 四面受火構(gòu)件壓力-時(shí)間變化曲線77
• 5.7.3 四面受火構(gòu)件變形情況77-78
• 5.7.4 不同截面溫度-時(shí)間變化曲線78-80
• 5.8 本章小結(jié)80-82
• 第六章 結(jié)論與展望82-84
• 6.1 該課題主要工作及結(jié)論82-83
• 6.2 展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-86
• 作者簡介86-88
• 致謝88-89

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王偉;徐廣舒;葉俊;;我國碳纖維加固技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J];江西建材;2015年01期

2 萬紅;;論古建筑的消防安全——以香格里拉千年古城遭火焚事件為例[J];鐵道警察學(xué)院學(xué)報(bào);2014年02期

3 劉永軍;王冬;李竹巖;馬興濤;;新型圓截面鋼-混凝土-CFRP-混凝土實(shí)心組合柱抗震性能[J];沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年03期

4 李建輝;武強(qiáng);;FRP抗震加固混凝土柱的研究與發(fā)展[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2011年06期

5 田振生;張東杰;石大川;;碳纖維加固材料研究新進(jìn)展[J];高科技纖維與應(yīng)用;2011年05期

6 王冬;劉永軍;李竹巖;;新型SCCC組合柱抗震性能的有限元分析[J];土木建筑工程信息技術(shù);2011年02期

7 黃耀宗;呂恒林;;碳纖維布約束鋼筋混凝土軸心受壓柱的力學(xué)性能研究[J];混凝土與水泥制品;2010年04期

8 吳波;唐貴和;王超;;不同受火方式下混凝土柱耐火性能的試驗(yàn)研究[J];土木工程學(xué)報(bào);2007年04期

9 張智梅;葉志明;劉濤;;鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗火研究進(jìn)展[J];自然災(zāi)害學(xué)報(bào);2007年01期

10 鄭永乾;韓林海;;SRC和RC柱耐火性能和抗火設(shè)計(jì)的若干問題探討[J];工程建設(shè)與設(shè)計(jì);2006年09期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王中強(qiáng);無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土扁梁抗火性能的試驗(yàn)研究和理論分析[D];中南大學(xué);2006年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 劉文超;考慮海洋環(huán)境損傷的混凝土節(jié)點(diǎn)抗火性能基礎(chǔ)試驗(yàn)研究[D];青島理工大學(xué);2013年

2 李竹巖;SCCC組合柱軸壓力學(xué)性能研究[D];沈陽建筑大學(xué);2012年

3 徐競雄;FRP加固矩形混凝土柱研究[D];華中科技大學(xué);2011年

4 袁霓緋;表層嵌貼CFRP板加固鋼筋混凝土梁的抗彎承載力研究[D];浙江大學(xué);2006年

，

本文編號(hào)：1117100