【摘要】：預(yù)應(yīng)力撐桿鋼柱由于造型獨(dú)特新穎、傳力科學(xué)合理,越來越受到工程師的青睞。但是,當(dāng)預(yù)應(yīng)力撐桿鋼柱遭遇火災(zāi)襲擊時(shí),其發(fā)生破壞而導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)倒塌的可能性非常大,一旦結(jié)構(gòu)破壞將會(huì)給社會(huì)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。為此,對火災(zāi)高溫環(huán)境中預(yù)應(yīng)力撐桿鋼柱的破壞狀態(tài)和破壞機(jī)理進(jìn)行研究分析,就顯得十分有必要。首先本文以1860級低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線為對象,開展了高溫下蠕變研究。選取溫度和應(yīng)力水平為參數(shù),進(jìn)行了13根鋼絞線高溫下的蠕變試驗(yàn),得到其在高溫下和高溫后的力學(xué)特性,并擬合了該試驗(yàn)條件下工程用1860級鋼絞線的高溫蠕變方程;其次,完成了2根預(yù)應(yīng)力軸心受壓撐桿鋼柱的恒載升溫火災(zāi)試驗(yàn),觀察試件破壞現(xiàn)象并記錄溫度、位移等相關(guān)數(shù)據(jù)。結(jié)果表明:試驗(yàn)構(gòu)件的軸向變形呈現(xiàn)出火災(zāi)初期增大、火災(zāi)后期減小的變化趨勢,預(yù)應(yīng)力拉索的張力在遭遇火災(zāi)襲擊時(shí)就快速的下降,直至拉索內(nèi)力完全釋放,拉索發(fā)生松弛現(xiàn)象。采用試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證后的有限元模擬,進(jìn)行了三個(gè)影響參數(shù)分析,分別為荷載比、預(yù)應(yīng)力比和相對軸向剛度比,獲取了火災(zāi)下各個(gè)分析工況的力學(xué)響應(yīng)(軸力和位移)的時(shí)程曲線。數(shù)值分析結(jié)果表明:拉索無防火措施時(shí),其相對張力在火災(zāi)開始階段就迅速下降,直至拉索完全松弛,導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力撐桿柱向普通鋼柱轉(zhuǎn)變;預(yù)應(yīng)力撐桿鋼柱的側(cè)向變形經(jīng)歷了火災(zāi)初期緩慢增長、火災(zāi)后期迅速變大的過程,而軸向位移的變化趨勢則是火災(zāi)初期增大、火災(zāi)后期減小;軸向剛度比和預(yù)應(yīng)力比不變時(shí),隨著荷載比增大,預(yù)應(yīng)力撐桿柱側(cè)向變形和軸向變形越來越顯著,但達(dá)到它們最大值所需的時(shí)間不斷減小;預(yù)應(yīng)力比不超過0.45時(shí),火災(zāi)發(fā)生20min后,相對軸向剛度比和拉索初始張力這兩個(gè)參數(shù)對撐桿鋼柱力學(xué)性能的影響非常有限。對火災(zāi)下預(yù)應(yīng)力軸心受壓撐桿鋼柱的結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行了理論分析,推導(dǎo)出火災(zāi)全過程下預(yù)應(yīng)力軸心受壓撐桿鋼柱拉索張力退化規(guī)律及軸向變形的計(jì)算公式,并分析了高溫條件下理想預(yù)應(yīng)力撐桿鋼柱在對稱屈曲模態(tài)和反對稱屈曲模態(tài)下的承載能力計(jì)算公式。在綜合上述分析資料的基礎(chǔ)上,提出了高溫環(huán)境下單橫隔預(yù)應(yīng)力撐桿鋼柱的實(shí)用設(shè)計(jì)方法,并用試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證其準(zhǔn)確、可靠。
【圖文】：

部分火災(zāi)照片

部分預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)建筑(a)預(yù)應(yīng)力張弦梁(b)預(yù)應(yīng)力撐桿鋼柱
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU391

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2568279