【摘 要】
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由于混凝土具有良好的性能和其相对价格低廉和取材方便的优点,所以其得到了广泛的应用,混凝土结构在生活中几乎可以随处可见,近些年发生的火灾不仅仅造成了巨大的财产损失,还威胁
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由于混凝土具有良好的性能和其相对价格低廉和取材方便的优点,所以其得到了广泛的应用,混凝土结构在生活中几乎可以随处可见,近些年发生的火灾不仅仅造成了巨大的财产损失,还威胁着人民的生命安全。多起火灾事故中,在持续着火一段时间之后,混凝土发生了明显的剥落,其承载力急剧下降,最终导致了结构的破坏。所以在火灾下混凝土柱的防火抗火性能尤为重要,其决定了整个结构的整体稳定与否。由于方柱其良好的施工性能,实际结构中又其截面形式居多。在本文中给出了关于混凝土方柱在火灾下的剥落情况的模拟与分析。 近年来,国内外对混凝土的剥落的都进行了广泛的研究。剥落的原因主要有两中解释,其一是混凝土是一个多孔体系,在混凝土在遭受到火灾时,由于水的挥发空气的膨胀导致孔隙压力的急剧上升,从而使其剥落;另一种解释是为由于混凝土结构遭受火灾时,本文基于以上两种解说建立了剥落机理即混凝土不均匀受热和较低的抗拉强度。 在本文中基于L.Y.Li等建立的热湿气力的耦合方程建立了有限元数值模型,并对其模型进行了推导和验证。然后把数值模拟的结果与已有实验数据进行了比较分析,可以得出此数值模拟具有良好的可靠性,可以很好的反映在实际受火情况下的温度场和孔隙压力场。然后对各个初始因素对混凝土孔隙压力的影响进行了模拟分析并对剥落进行了预测分析。 为了建立了从微观到宏观应力的关系,本文给出了由一维情况下孔隙压力引起的骨架应力的数值模型和在二维情况下借助RosenTenchev的模型。然后对孔隙压力引起的应力和混凝土原有的应力进行了叠加分析。本文给出的剥落判断准则:一旦混凝土的受拉应力超过其受拉强度,便认为其发生了剥落。 在最后分析了各个因素对剥落的影响和分析。对剥落情况进行了近似的分析,认为通过确定角部和侧面的剥落程度即可确定混凝土柱的剥落情况。本文根据大量的数值分析结果对各个初始因素对剥落的影响进行了回归分析,给出了混凝土柱侧面和角部在火灾下的剥落公式,并给出了剥落面积的估算。本公式可以给工程人员一个简单的公式进行混凝土耐火承载力等的估算。
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