论文摘要
混凝土结构在温度持续作用下,其材料性能发生显著变化,将出现混凝土开裂、变形增大以及承载能力降低等问题。国内外已进行的高温混凝土力学性能研究多集中于高温区段(500℃以上)。国外制定的一些高温设计规范和规程,因缺乏亚高温区段(≤500℃)受力性能研究而进行简单的假定,国内对于需长期在温度作用下工作的结构,温度不很高时也常按照常温处理,多不符合实际温度作用受力情况。本课题基于实际工程,致力于亚高温下混凝土受力性能的试验研究,以便为相关工程的设计提供参考。本文根据某火电厂结构设计的需要,首先使用有限元软件ANSYS建模,计算其焦炉和烟囱的混凝土部分温度分布,进而确定试验方案。试验共制作137个标准棱柱体试件和18个立方体试件,主要研究亚高温作用下混凝土强度和变形性能的变化规律,其作用温度范围为100℃~500℃,共分9个等级,并探讨温度均匀分布和长时间持续等几种情况。通过试验结果,本文分析了亚高温作用下混凝土失重率、混凝土棱柱体受压强度、受压峰值应变、弹性模量以及应力-应变曲线等随温度和恒温时间的变化规律,给出了相应的拟合公式,并与已有的试验结果进行了比较。试验结果表明,亚高温作用下,随着温度提高,失重率有增大的趋势,而恒温时间对失重率的影响不明显。不同恒温时间下混凝土受压强度随温度衰减规律基本相同,在100℃~250℃温度区段,混凝土棱柱体受压强度衰减已较为明显,在实际应用中必须考虑低温段强度衰减。而大于250℃后则呈直线下降趋势。不同作用温度和恒温时间下混凝土的应力-应变曲线其上升段比较接近,可近似采用统一的方程形式进行描述。本文给出了各种拟合公式,较好地反映了混凝土亚高温作用的受力性能,可用于实际工程亚高温作用混凝土结构的抗火设计。本文还探讨了水汽迁移作用对亚高温下混凝土强度的影响,并基于已有研究成果和必要假定,使用ANSYS进行计算分析。此方法有助于对混凝土亚高温作用强度衰减性能的分析。
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