火灾下植筋锚固试件拉拔试验研究

论文摘要

化学植筋是目前加固改造领域应用广泛的后锚固技术,但现有的研究仅限于其应用于正常环境状态下,而实际工程中后锚固构件不仅面临着火灾的威胁,另外还有一些构件本身就处于高温工作状态。本论文的目的就是根据不同植筋深度、不同受火时间下的植筋锚固混凝土试件的拉拔试验,分析受火时间对植筋锚固试件承载力的影响,并运用ANSYS有限元软件进行模拟分析。本文主要研究内容:1、搜集整理了国内外现有的有关混凝土结构的火灾文献记录,对钢筋和混凝土在高温下的热工性能和力学性能以及钢筋和混凝土的粘结滑移性能进行了概括和总结,并对不同研究者的研究成果进行对比分析。2、根据本次试验要求,设计和制作了火灾试验炉,用于本次和以后火灾试验。对两块常温下植筋锚固试件进行拉拔试验,记录了加载端和自由端的滑移和拉拔力变化情况。采用自制火灾试验炉对四块钢筋混凝土植筋锚固试件(700×700×400mm)进行火灾升温,记录火灾试验炉的升温情况和试件内部温度变化情况,在不同的受火时间(t=15min、30min、45min、60min)下进行钢筋拉拔试验,记录了加载端和自由端的滑移和拉拔力变化情况,观察不同受火时间和不同植筋深度试件破坏状态的异同。3、综合整理试验数据,分析不同植筋深度试件在不同受火时间下的力学性能,得出不同受火时间下植筋锚固试件拉拔力和滑移关系曲线及拉拔承载力,对比常温和火灾下植筋锚固试件的极限承载力,得出受火时间对植筋锚固试件承载力的影响程度。4、采用大型通用分析软件ANSYS对常温和火灾下植筋锚固试件进行建模和有限元分析计算,得出常温下和不同受火时间下植筋锚固试件的承载力和破坏形式与试验情况基本一致。最后,对本文的内容进行了总结,并对今后进一步研究方向做出建议和展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 火灾的危害
• 1.2 混凝土锚固技术介绍
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国内研究现状
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 钢筋混凝土的高温性能和后锚固受拉承载力
• 2.1 高温下钢筋的力学性能和热工性能
• 2.1.1 高温下钢筋的强度
• 2.1.2 高温下钢筋的弹性模量
• 2.1.3 高温下钢筋的应力—应变关系
• 2.1.4 高温下钢筋的热工性能
• 2.2 高温下混凝土的力学性能
• 2.2.1 高温下混凝土抗压强度
• 2.2.2 高温下混凝土抗拉强度
• 2.2.3 高温下混凝土弹性模量
• 2.2.4 高温下混凝土应力—应变关系
• 2.3 高温下混凝土的热工性能
• 2.3.1 高温下混凝土热传导系数
• 2.3.2 高温下混凝土比热
• 2.3.3 高温下混凝土质量密度
• 2.3.4 高温下混凝土热膨胀系数
• 2.4 高温下钢筋和混凝土的粘结滑移性能
• 2.5 后锚固受拉承载力计算
• 2.5.1 钢材破坏受拉承载力计算
• 2.5.2 混凝土锥体破坏受拉承载力计算
• 2.5.3 胶体—混凝土粘结破坏承载力计算
• 2.5.4 胶体—钢材粘结破坏承载力计算
• 2.5.5 混凝土锥体—粘结复合型破坏承载力计算
• 2.6 后锚固受拉承载力影响因素分析
• 2.6.1 混凝土强度
• 2.6.2 基材配筋
• 2.6.3 基材开裂
• 2.6.4 埋置深度
• 2.6.5 边距与间距
• 2.6.6 其它因素
• 第3章 火灾下植筋锚固试件拉拔试验
• 3.1 试验目的和内容
• 3.2 火灾试验炉设计
• 3.2.1 火灾试验炉体设计和制作
• 3.2.2 燃烧系统装置设计
• 3.2.3 排烟系统设计
• 3.3 试验概况
• 3.3.1 火灾试验材料和试件设计
• 3.3.2 常温试验材料和试件设计
• 3.3.3 试验施工步骤
• 3.3.4 加载装置和量测设备
• 3.4 试验过程
• 3.5 试验现象
• 3.5.1 常温下植筋试件
• 3.5.2 火灾下植筋深度15d试件
• 3.5.3 火灾下植筋深度20d试件
• 第4章 植筋锚固试件拉拔试验结果分析
• 4.1 常温下植筋锚固试件试验数据整理和分析
• 4.1.1 常温下植筋试件承载力理论计算
• 4.1.2 常温下植筋深度15d试件分析
• 4.1.3 常温下植筋深度20d试件分析
• 4.2 火灾下植筋锚固试件试验数据整理和分析
• 4.2.1 火灾试验炉实际升温曲线
• 4.2.2 植筋锚固试件内部实测温度场
• 4.2.3 植筋深度15d试件加载数据结果分析
• 4.2.4 植筋深度20d试件加载数据结果分析
• 4.3 常温与火灾下植筋锚固试件的性能比较
• 第5章 植筋锚固试件有限元分析
• 5.1 ANSYS有限元分析软件介绍
• 5.2 单元介绍
• 5.2.1 SOLID65单元
• 5.2.2 LINK8单元
• 5.2.3 COMBIN39单元
• 5.3 常温下试件的分析
• 5.3.1 常温下试件的建模与网格划分
• 5.3.2 常温下试件的有限元计算结果分析与比较
• 5.4 火灾下植筋试件的温度场分析
• 5.4.1 火灾下植筋试件的建模与网格划分
• 5.4.2 火灾下植筋试件的有限元计算结果分析与比较
• 5.5 火灾下植筋试件的承载力和变形分析
• 5.5.1 火灾下植筋试件的建模与网格划分
• 5.5.2 火灾下植筋试件的有限元计算结果分析与比较
• 第6章 结论与展望
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 进一步工作的方向
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果