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混凝土结构是我国目前最广泛使用的结构类型,具有较好的耐火性,在火灾中一般不会烧垮崩塌;但其在高温作用下往往受到不同程度的损伤,降低了结构的安全性和耐久性,并发生过灾后倒塌的案例。随着高层建筑和公共建筑规模的不断扩大,建筑物发生火灾的危险性、造成的人员伤亡和经济损失也日趋严重。对于过火建筑,尤其是高层和大型公共建筑,推倒重建往往是不现实的。大量的拆除工作、垃圾清运和环境污染,以及社会、政治影响都是巨大的。因此,火灾后必须尽快对建筑物进行损伤鉴定,为修复、加固、或是拆除重建提供科学依据。这关系到减轻灾害损失、环境保护、资源再生、社会稳定和经济可持续发展,具有重要的现实意义。
本论文以当前混凝土火灾损伤识别与检测技术研究中比较重要的若干问题作为研究目标,主要研究内容包括:
1.对国内外混凝土火灾损伤鉴定与检测技术的研究现状和发展进行了全面系统的分析和论述,并指出了存在的问题和今后的发展方向。
2.对混凝土结构在火灾(高温)作用下的破坏特征、材料力学性能和损伤机理进行了较为全面的分析和论述。在此基础之上,探讨了混凝土结构火灾损伤评估和检测鉴定技术研究需要解决的关键问题,以及解决问题的出发点。
3.提出利用石英矿物热发光实验方法检测混凝土火灾损伤程度。选用烧伤混凝土构件中石英砂进行热发光测试,恢复混凝土在400℃以下的受热温度范围和上限温度,根据混凝土强度一温度曲线推定混凝土的烧伤深度。
4.全面论述了包裹体爆裂实验的爆裂温度和包裹体测温的实验原理,通过实验配制了包裹体实验石英砂标样。
5.通过发现天然砂中的流体包裹体可以精确记录混凝土在火灾中经历的最高温度,提出利用石英砂的爆裂实验测定混凝土内部的火灾温度场;通过实验研究证明建筑用砂赋存较丰富的多成因、多期次流体包裹体,验证包裹体爆裂反应的不可复现性,为混凝土火灾损伤评估提供一种有效的检测新技术。
6.提出了利用人工神经网络技术求解混凝土板瞬态温度场的方法。通过对模型的识别值与理论解进行比较,验证了该方法的可行性。同时,也为工程人员利用先进的科学方法解决实时化分析问题提供了一种思路。