火灾后钢筋混凝土结构的材料特性、寿命预估和加固研究

论文摘要

近年来,国内外火灾事故不断,譬如美国的9.11事件、中国湖南衡阳火灾均因火灾导致建筑物倒塌,造成了惨重的人员和财产损失。这就需要对火灾中混凝土结构的材料特性进行研究,对火灾后混凝土结构的评估以及加固提出解决办法,有鉴于此,本文进行了下列工作: 1、火灾后混凝土的微观分析及热发光技术实验研究。详细介绍了火灾后建筑结构的检测技术和手段,评价了各自的优缺点及适用范围,有助于统一火灾后的检测手段,分析了混凝土的微观结构及其组成成分,探讨了火灾中混凝土各组成成分发生的物理和化学变化,及由此对混凝土的力学性能带来的不利和有利作用,并结合实际工程,进行了热发光技术判断火灾后混凝土烧伤程度的实验。 2、高温下钢筋和混凝土材料特性实验研究。进行了180根钢筋和102组混凝土试块的实验研究,主要研究了高温下四种常用钢筋的力学性能变化,高温下不同骨料、不同混凝土强度等级对混凝土力学性能的影响,高温自然冷却后螺纹钢筋的抗拉强度、屈服强度和延伸率的变化,高温自然冷却后混凝土的抗压强度和弹性模量变化,高温水冷却后混凝土的抗压强度变化,为科学评价火灾后建筑物的结构性能提供了依据。 3、火灾后火场温度的模糊评定。重点介绍了构件外观及火场残留物判定法、宏观检测推定法及微观分析法等推定建筑构件表面温度的方法,在此基础上,引入模糊数学知识,建立了判定建筑构件表面温度的模糊综合判定模型及检验方法,并在工程实际中进行了应用。 4、进行了14组试件来进行不同温度下钢筋与混凝土间的粘结锚固力实验,其中6组采用φ10光圆钢筋,8组采用Φ12螺纹钢筋。实验表明,随温度升高光圆钢筋与混凝土间的粘结力近似呈线性降低,螺纹钢筋与混凝土间的粘结力在200℃前基本不降低,200℃后近似呈线性降低。经对实验数据进行统计回归分析,得出了钢筋与混凝土间的粘结力随温度变化的计算公式,得到了火灾后混凝土构件的抗力计算模型,为火灾后结构构件的承载力验算提供了依据。 5、利用结构可靠性理论,建立构件的剩余使用寿命与荷载效应之间的关系,对火灾后混凝土结构构件的剩余使用寿命进行了估计。 6、对火灾后混凝土结构体系的剩余使用寿命进行了估计。 7、模拟火灾现场条件以及火灾后荷载调查结果,进行了一批长龄期混凝土构件外粘碳素纤维布加固的实验,研究了悬挑梁侧面粘贴碳素纤维布加固正截面抗弯能力和简支梁跨中预加部分荷载后加固的实验研究,分析了侧面加固混凝土梁的抗力影响因素以及预加部分荷载再加固的应力滞后现象。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 国内外火灾形势
• 1.2 国内外火灾研究概况
• 1.3 需要解决的问题
• 1.4 本文的主要工作
• 参考文献
• 第二章 火灾后混凝土的微观分析及热发光技术实验研究
• 2.1 前言
• 2.2 热发光技术的介绍及实验过程
• 2.3 实验结果
• 2.4 实验分析
• 2.5 火灾中混凝土材质的微观变化分析
• 2.6 结论及建议
• 参考文献
• 第三章 高温下材料特性实验研究
• 3.1 前言
• 3.2 高温及高温冷却后钢筋的力学性能实验研究
• 3.3 混凝土在高温下及高温冷却后力学性能试验研究
• 3.4 结论与建议
• 参考文献
• 第四章 火灾后建筑构件表面温度的模糊评定
• 4.1 前言
• 4.2 几种推定建筑构件表面温度的方法
• 4.3 建筑构件表面温度的综合模糊判定
• 4.4 结论及建议
• 参考文献
• 第五章 高温自然冷却后钢筋与混凝土间粘结力实验研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验设计
• 5.3 试件制作
• 5.4 温度控制
• 5.5 实验结果
• 5.6 实验分析
• 5.7 结论和建议
• 参考文献
• 第六章 火灾后建筑构件的剩余寿命预估
• 6.1 前言
• 6.2 抗力计算模型
• 6.3 火灾后结构构件的寿命预估计算步骤
• 6.4 工程实例分析
• 6.5 结论和建议
• 参考文献
• 第七章 火灾后混凝土结构体系的寿命预估
• 7.1 前言
• 7.2 火灾后混凝土结构体系的寿命预估
• 7.3 结论与建议
• 参考文献
• 第八章 火灾后混凝土结构加固技术实验研究
• 8.1 前言
• 8.2 实验设计
• 8.3 量测内容及加载方案
• 8.4 裂缝及破坏形态
• 8.5 实验结果分析
• 8.6 碳纤维布加固火灾后钢筋混凝土梁的施工方法
• 8.7 结论及建议
• 参考文献
• 第九章 结论与展望
• 9.1 本文的主要结论
• 9.2 建议与展望
• 创新点摘要
• 博士期间发表文章
• 致谢