【摘 要】
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混凝土结构抗火是目前土木工程界研究的热点问题之一。早龄期的钢筋混凝土柱,水化程度还没有完成,强度、刚度也没有完全达到设计要求,此时受火后,柱子的承载性能会受到严重的
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混凝土结构抗火是目前土木工程界研究的热点问题之一。早龄期的钢筋混凝土柱,水化程度还没有完成,强度、刚度也没有完全达到设计要求,此时受火后,柱子的承载性能会受到严重的影响。为了探究早龄期高温-再养护后钢筋混凝土柱的承载性能,本文研究了混凝土早龄期高温-再养护后的力学性能,采用试验与模拟相结合的方法对早龄期高温-再养护后钢筋混凝土柱的承载性能进行了分析,并提出了早龄期高温-再养护后钢筋混凝土柱承载力的简化计算方法,具体研究内容如下:考虑受火龄期(7d、14d、21d、28d)和受火温度(100℃、300℃、500℃)的影响,对C25混凝土高温后及高温-再养护至28d后的力学性能进行分析,并对C25和C30混凝土不同养护龄期(28d、56d)后的力学性能进行对比分析。研究结果表明,早龄期高温-再养护后,混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量都得到一定程度的恢复,且受火后的28d内是强度恢复的关键时期,再增加养护时间至56d时,强度恢复趋于平缓。利用灰色预测理论,以Python语言为工具,在早龄期混凝土高温试验的基础上,对700℃高温后及高温-再养护后的C25混凝土抗压强度、抗拉强度进行预测。研究结果表明,灰色预测模型对试验数据的模拟精度均比较高,且利用灰色理论确定的700℃高温后及高温-再养护后混凝土的抗压和抗拉强度,在整体变化规律上吻合试验数据的变化趋势。给出了早龄期混凝土高温后及高温-再养护后强度拟合公式,其相关指数R2均大于0.97,拟合结果较好。对钢筋混凝土柱进行了轴压试验,研究了7d龄期高温-再养护至28d后和28d龄期高温后轴压柱的极限承载力、轴向位移、破坏形态、轴向刚度、延性等随受火温度(100℃、300℃、500℃)的变化规律。研究结果表明,对于7d龄期高温-再养护至28d后的柱,在极限承载力上分别低于28d龄期高温后柱的5.1%、4.7%、12.5%,在轴向刚度上分别低于6.4%、11.3%、26.5%,在延性上分别低于2.0%、4.3%、9.3%。依据早龄期钢筋混凝土柱高温-再养护后力学性能试验结果,利用ABAQUS建立模型,将有限元计算结果与试验结果进行对比,验证了有限元模拟的准确性,并拓展分析了不同受火龄期和受火温度对早龄期高温-再养护后柱极限承载力的影响。基于试验结果和模拟结果,引入早龄期受火后钢筋和混凝土协同作用折减系数((9),获得了较准确的早龄期高温-再养护后轴压柱极限承载力的计算公式,其计算结果能满足工程要求。该论文有图80幅,表33个,参考文献102篇。
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