混凝土化学植筋试件耐火性能试验研究

论文摘要

化学植筋技术在目前建筑结构改造过程中应用相当广泛。但是现有的关于化学植筋技术的研究及工程设计都是针对正常使用环境而言,对于受火灾情况下化学植筋锚固性能的研究却很少。众所周知,实际工程中的植筋锚固构件不仅面临火灾的威胁,而且还有不少化学植筋构件是在高温状态下工作的。所以进行混凝土化学植筋试件在火灾下耐火试验研究具有重要意义。本文针对这一实际情况,进行了受荷状态下的混凝土化学植筋试件耐火试验研究。试验研究了在不同植筋深度时的两种设定工作拉应力状态下,钢筋位移与受火时间、温度的耦合关系:定性与定量分析了植筋锚固试件工作失效(机制)与受火时间、温度的关系:指出了影响混凝土化学植筋试件极限耐火时间的诸多因素,主要内容有:(1)分析与阐述混凝土化学植筋构件在常温下的受力机制,介绍国内外现有的对化学植筋技术研究的现状;(2)介绍混凝土温度场的计算方法及混凝土和钢筋在高温情况下的热工性能与力学性能;(3)采用自制火炉对设定拉应力状态下的混凝土化学植筋试件进行升温加热,量测在不同受火时间(受火温度)下钢筋加载端与自由端的位移。观察不同植筋深度下两种工作应力状态的混凝土化学植筋试件耐火时间;(4)综合整理试验数据,分析混凝土化学植筋试件工作失效机制与受火时间、温度的耦合关系,阐明影响混凝土化学植筋试件极限耐火时间的诸多因素;(5)采用ANSYS通用有限元分析软件对受火情况下的混凝土化学植筋试件进行有限元建模,并对其极限耐火时间进行数值计算。最后,对全文进行总结,扼要地对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 概述
• 1.2 混凝土后锚固技术研究概况
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 混凝土化学植筋锚固粘结滑移原理的分析
• 2.1 引言
• 2.2 钢筋和混凝土之间的粘结滑移原理
• 2.2.1 钢筋和混凝土之间的粘结机理
• 2.2.2 钢筋和混凝土之间的粘结应力和粘结强度
• 2.2.3 钢筋和混凝土的粘结滑移本构关系
• 2.3 化学植筋锚固的粘结破坏模式
• 2.4 化学植筋粘结破坏分析
• 2.4.1 浅锥体破坏的承载力计算
• 2.4.2 粘结滑移破坏的极限承载力
• 2.4.3 浅锥体-粘结复合破坏的极限承载力
• 2.5 化学植筋锚固的承载力设计方法
• 2.6 化学植筋锚固的影响因素分析
• 2.6.1 混凝土强度
• 2.6.2 基材配筋
• 2.6.3 埋置深度
• 2.6.4 其他因素
• 2.7 本章小结
• 第3章 混凝土温度场的非线性有限元分析
• 3.1 引言
• 3.2 热传导微分方程
• 3.3 稳态温度场的有限元法求解
• 3.3.1 泛函推导
• 3.3.2 有限元离散
• 3.4 瞬态温度场的混合法求解
• 3.4.1 在空间域的离散化
• 3.4.2 在时间域的离散化
• 3.5 混凝土材料的热工性能
• 3.5.1 热传导系数
• 3.5.2 比热容和密度
• 3.5.3 热膨胀系数
• 3.6 钢材（筋）的热工性能
• 3.6.1 热传导系数
• 3.6.2 比热容和密度
• 3.6.3 热膨胀系数
• 3.7 高温下混凝土的力学性能
• 3.7.1 抗压和抗拉强度
• 3.7.2 弹性模量
• 3.7.3 应力-应变关系
• 3.8 高温下钢筋的力学性能
• 3.8.1 抗拉强度
• 3.8.2 弹性模量
• 3.8.3 应力-应变关系
• 3.9 高温下钢筋与混凝土的粘结滑移性能
• 3.10 本章小结
• 第4章 混凝土化学植筋试件耐火性能试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验介绍
• 4.2.1 试件设计
• 4.2.2 化学植筋施工工艺
• 4.2.3 试验设备
• 4.2.4 试验方案
• 4.2.5 加热制度
• 4.3 试验宏观现象
• 4.3.1 常温下拉拔试验
• 4.3.2 第一组试件耐火试验结果
• 4.3.3 第二组试件耐火试验结果
• 4.4 混凝土内部温度数据整理
• 4.5 化学植筋试件常温拉拔试验的数据整理和分析
• 4.6 化学植筋试件耐火性能试验的数据整理和分析
• 4.6.1 荷载与受火时间的关系
• 4.6.2 位移与受火时间的关系
• 4.6.3 耐火极限分析
• 4.7 本章小结
• 第5章 混凝土化学植筋试件有限元分析
• 5.1 有限元法以及ANSYS概述
• 5.2 模型相关单元介绍
• 5.2.1 SOLID65单元
• 5.2.2 COMBIN39单元
• 5.2.3 LINK8单元
• 5.3 常温下植筋试件拉拔力分析
• 5.3.1 前处理及求解选项设置
• 5.3.2 有限元计算结果
• 5.4 化学植筋试件耐火性能分析
• 5.4.1 前处理及求解选项设置
• 5.4.2 有限元计算结果
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 结语与展望
• 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