钢筋混凝土梁的火灾及加固修复试验及有限元分析

论文摘要

在总结前人研究的基础上，本课题根据钢筋混凝土简支梁的火灾及加固修复试验，利用有限元分析软件ANSYS对试验进行数值模拟计算并与试验值进行对比，以了解钢筋混凝土梁在火灾下的火灾行为、火灾后经碳纤维布加固的力学性能，主要内容包括：（1）搜集和整理了国内外现有的火灾试验文献记录，对混凝土和钢筋的热工性能和高温力学性能进行了概括和总结。（2）对足尺钢筋混凝土简支梁的火灾及加固修复试验过程进行介绍。（3）介绍钢筋与混凝土在ANSYS的热分析、热-力耦合分析及结构分析中的单元选择及建模过程。（4）利用ANSYS对火灾下梁在各时间点的温度场进行分析，得出梁在不同受火时间下的截面温度场，分析梁在三面受火时截面温度场的特点与随时间的变化。（5）运用ANSYS对试验中受恒荷载并同时受火加热的梁进行热-力耦合分析，得出梁在受火时的挠度-时间曲线，并模拟了梁在不同工况下的曲线，分析不同工况对其的影响。（6）应用ANSYS计算梁在受火后经碳纤维布加固修复的极限荷载，并绘制从加载到梁破坏时的荷载-挠度曲线。考察碳纤维布对火灾后梁的加固效果，并考虑配筋率对其的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 火灾的严重性
• 1.2 钢筋混凝土结构的高温性能
• 1.3 火灾试验研究现状
• 1.4 碳纤维布加固与粘钢加固混凝土结构技术的概况
• 1.5 碳纤维布加固火灾后构件的研究现状
• 1.6 简介 ANSYS 在建筑结构火灾中的应用
• 1.7 课题引出
• 1.7.1 本课题的意义
• 1.7.2 本课题的内容
• 第2章 混凝土和钢筋的高温性能
• 2.1 引言
• 2.2 钢筋与混凝土的热工性能
• 2.2.1 导热系数
• 2.2.2 热膨胀系数
• 2.2.3 比热
• 2.3 高温与高温后钢筋与混凝土的力学性能
• 2.3.1 高温与高温后钢筋的力学性能
• 2.3.2 高温与高温后混凝土的力学性能
• 第3章 钢筋混凝土梁火灾试验设计及过程
• 3.1 引言
• 3.2 试件
• 3.2.1 试件设计
• 3.2.2 试件材料性能参数
• 3.3 火灾试验
• 3.3.1 主要装置
• 3.3.2 试验过程
• 3.4 火灾后的加固修复及静载试验
• 3.4.1 梁受火后剩余强度的测定
• 3.4.2 梁的加固修复及静力试验
• 3.5 小结
• 第4章 钢筋混凝土梁温度场非线性有限元分析
• 4.1 引言
• 4.1.1 温度场的重要性
• 4.1.2 ANSYS 进行热分析的基本原理
• 4.2 传热学的基本知识与建模中的基本假设
• 4.3 热传导方程及边界条件
• 4.4 建模与加载
• 4.4.1 分析类型与非线性特点
• 4.4.2 建模过程与属性设置
• 4.4.3 加载
• 4.5 ANSYS 温度场数据与分析
• 4.6 小结
• 第5章 钢筋混凝土梁火灾下变形的非线性有限元分析
• 5.1 引言
• 5.2 基本假定
• 5.3 ANSYS 中结构非线性的分析方法
• 5.4 有限元分析过程及材料属性设置
• 5.5 梁受火时的挠度分析
• 5.6 梁在不同工况中火灾下的力学反应
• 5.6.1. 配筋率对梁火灾下变形的影响
• 5.6.2 混凝土强度等级对梁火灾下变形的影响
• 5.6.3. 火灾中最高温度对梁火灾下变形的影响
• 5.7 小结
• 第6章 火灾后钢筋混凝土梁修复试验的有限元分析
• 6.1 引言
• 6.2 有限元分析的建模
• 6.2.1 建模思路及基本假定
• 6.2.2 建模过程
• 6.2.3 收敛条件设置
• 6.2.4 模型破坏定义与荷载步大小
• 6.3 有限元分析结果
• 6.4 小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢