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目前国内外对于碳纤维(CFRP)加固梁的防火技术研究还刚起步,还没有合适碳纤维防火技术的标准,对碳纤维加固构件进行防火保护也无成熟的试验资料可参考和理论依据可遵循。因此,研究碳纤维加固钢筋混凝土梁的防火方法和抗火机理具有十分迫切的现实意义。
本文以有防火保护的CFRP加固构件抗火试验为依据,借鉴相对成熟的钢结构防火技术,将超薄型防火涂料应用于CFRP加固钢筋混凝土梁的防火保护中,并与其它防火方法进行比较分析,研究防火保护下CFRP加固钢筋混凝土梁的抗火机理。主要内容包括:
(1)根据国内外有关钢筋、混凝土、碳纤维和超薄型防火涂料等材料的材性研究成果,确定适用于本文研究的相关各材料在高温下材料性能指标的取值,包括其相应的高温下热工性能和力学性能。
(2)设计用于耐火试验的采用超薄型防火涂料进行防火保护的CFRP加固钢筋混凝土梁,并在同济大学工程抗火实验室的“水平构件抗火试验炉”中进行耐火试验,研究有防火保护加固梁的变形和温度反应等耐火性能。
(3)采用ABAQUS大型通用有限元软件进行了CFRP加固钢筋混凝土梁在有无防火保护两种情况下的温度场模拟分析。温度场的分析结果与本文试验及国内外其它相关试验的试验成果吻合良好。
(4)采用ABAQUS有限元软件建立了高温下CFRP加固钢筋混凝土梁在有无防火保护两种情况下的非线性有限元分析模型,并对火灾下的CFRP加固钢筋混凝土梁进行了非线性有限元热—力学耦合全过程分析。
(5)利用上述分析结果,对采用不同防火保护CFRP加固混凝土梁耐火性能进行了详细的对比分析,研究防火保护CFRP加固钢筋混凝土梁的抗火机理。