标准火灾作用后钢筋混凝土梁的剩余抗剪性能研究

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火灾高温会对钢筋混凝土梁的抗弯、抗剪等承载性能产生明显损伤。按照规范设计的常温下由抗弯承载力控制的构件,高温后由于纵筋强度恢复较多,而有较大可能以抗剪承载力决定其极限承载力。目前,有关火灾后钢筋混凝土梁抗弯性能的研究成果较多,而有关火灾后钢筋混凝土梁抗剪性能、弯剪段承载性能方面的研究成果很少。为此,本论文开展了火灾后钢筋混凝土梁剩余抗剪性能的试验研究,并利用SAFIR抗火数值模拟软件分析了火灾的升降温全过程对钢筋混凝土梁截面内各点最高过火温度的影响规律,借鉴常温下钢筋混凝土梁的抗剪承载力表达式,初步研究了火灾后钢筋混凝土梁剩余抗剪承载力的实用计算方法。本论文的具体研究工作如下:1.设计了7根钢筋混凝土梁试件,考虑了受火时间、剪跨比和配箍率对钢筋混凝土梁标准火灾作用后破坏形态和残余承载力的影响。其中2根梁进行常温下静载试验,5根梁按ISO834标准升温曲线进行明火试验,火后进行静载试验。试验结果表明:(1)受明火1小时后剪跨比为2.2的无腹筋梁的抗剪承载力为常温下的78.9%。(2)受明火1、2小时后,有箍筋的钢筋混凝土梁抗弯承载力分别为常温下的91.7%、81.4%。(3)当剪跨比为1.7的较小值,受明火1小时后无腹筋梁抗剪承载比未受火的对比梁的抗剪承载力大11.3%。这可能是由于剪切破坏本身带有较大的离散性,也有可能是由于受火前后试件的剪切破坏类型发生了转变。本次试验时常温下对比试件呈剪压破坏特征,而受明火1小时后的试件呈斜压破坏的特征。(4)火灾后钢筋混凝土梁的挠度明显加大,受火1小时后的无腹筋梁挠度是常温下同条件加载梁挠度的1.73倍,受火1、2小时后有箍筋的钢筋混凝土梁挠度是常温下同条件加载梁挠度的1.60倍。(5)明火试验时,梁内截面各点经历的最高温度出现在降温段,降温段会出现与升温段温差相反的温度场。2.运用SAFIR软件进行截面温度场分析,根据炉内实测的升降温曲线,自定义SAFIR软件的环境温度输入,计算结果表明,截面内部温度的升降温全过程模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上,计算分析了受火时间、降温速率对截面经历的最高温度的影响情况,计算结果表明:(1)按ISO834标准升降温时,对于同一截面,降温段对截面核心区的最高温度影响相对较大,且升温时间越短,降温段的影响越大。(2)截面尺寸越大,降温段的影响越大。(3)降温速度越慢,截面内部曾达到的最高温度越高。3.考虑全过程火灾的影响,回归了不同受火时间后不同截面宽度和高度的梁截面的混凝土抗拉强度的平均降低系数。借鉴常温下的计算公式,建议了火后钢筋混凝土梁抗剪承载力的计算公式。
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