基于损伤力学的钢筋混凝土构件抗火能力试验研究

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钢筋混凝土构件是组成结构的重要组成部分,火灾下由于构件的破坏导致整个结构失去承载能力而最终倒塌的案例不胜枚举。因此高温下钢筋混凝土构件抗火能力的研究愈显重要。本文结合国家自然科学基金“基于‘剩余强度’热损伤模型的钢筋混凝土结构抗火能力研究(NNSF:51178474)”并通过引入损伤力学这一分析手段对高温下混凝土和带钢筋的拉拔试件进行了试验研究和理论分析。主要完成了以下工作:首先,针对高温下钢筋混凝土构件抗火能力研究的复杂性,在总结已有的研究成果基础上,对当前较为常用的混凝土损伤模型以及钢筋混凝土界面损伤模型进行了总结;详细介绍了“剩余强度”热损伤模型,并在此基础上建立了高温下钢筋与混凝土界面粘结损伤模型。其次,对15个C35混凝土试件进行了5种不同温度下(20℃、250℃、450℃、650℃、850℃)的抗压强度试验和理论分析。探讨了高温作用下混凝土强度变化规律,着重分析强度与作用温度的相互关系,并通过Origin软件对试验数据进行拟合,得到了相关的表达式。最后,对24个拉拔试件进行了4种不同温度下(20℃、250℃、450。C、650℃)的界面强度试验和理论分析。采用Origin软件对拉拔试验数据进行拟合,得到了不同温度下钢筋混凝土界面粘结滑移的相关表达式;对不同温度下试件的破坏粘结强度平均值进行了拟合,得到了高温受损后界面粘结剩余强度与温度变化之间的关系,将其代入已建立的钢筋混凝土界面损伤模型中,得到钢筋混凝土高温下界面损伤演变方程;基于界面损伤模型,得到了具体温度下钢筋混凝土界面有效粘结应力-滑移表达式,该表达式可用于高温下钢筋与混凝土界面粘结滑移的数值模拟。本文工作为钢筋混凝土构件的抗火能力设计提供了重要的试验依据,奠定了一定的理论基础,也为今后的深入研究和工程应用提供了有益参考。
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