考虑裂缝影响的CFRP筋混凝土梁耐火性能研究

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碳纤维增强塑料筋CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)由于质量轻、强度高、耐腐蚀性好等优点,代替钢材而被应用于土木工程。和钢筋相比,CFRP筋更不耐火,其性能在火灾中的逐步退化,导致混凝土结构的破坏,研究CFRP筋混凝土结构的耐火性能对其在土木工程中的应用至关重要。目前现在研究CFRP筋混凝土梁耐火性能的计算一般认为混凝土没有开裂,而在实际情况中混凝土会发生内部的胀裂和底部受拉而造成的开裂。火灾作用下,裂缝不断扩展改变梁截面温度场的分布,从而影响梁的耐火极限。因此,在研究CFRP筋混凝土梁的耐火性能时,需考虑裂缝对梁耐火极限的影响。本文通过有限元软件ABAQUS对已有的CFRP筋混凝土梁的试验和相关火灾温度场试验进行模拟分析,证明运用有限元分析CFRP筋混凝土梁耐火性能的可行性。为考虑裂缝对梁耐火极限的影响,本文提出带裂缝工作的CFRP筋混凝土梁热力耦合模型,分别分析了混凝土内部胀裂和底部受拉开裂对梁耐火极限计算的影响。在此基础上,本文研究了保护层厚度、配筋率和作用荷载比对CFRP筋混凝土梁耐火性能的影响。研究发现,梁承受弯曲荷载底部受拉而形成的裂缝对梁耐火极限的影响较大,在模拟分析CFRP筋混凝土梁的耐火性能时,应充分考虑裂缝对其耐火极限的影响。梁耐火极限随保护层厚度和配筋率的增加而增大,随着作用荷载比的增加而减小。通过本文分析,提出了计算CFRP筋混凝土梁耐火极限的建议公式,为实际防火设计提供参考。
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