论文部分内容阅读
建筑行业不断发展革新,高性能材料层出不穷,活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)自20世纪末进入中国之后就得到了飞速的发展,RPC是一种超高强、超高性能的新型混凝土材料,在大跨度结构、超高层建筑、盐湖及海洋环境、地下建筑等领域应用广泛,但因RPC具有致密的结构和很低的渗透性,导致其在高温环境下比普通混凝土更易发生爆裂,高温下预应力筋应力松弛和高温蠕变,钢筋力学性能退化等等会使预应力结构承载性能发生严重退化,甚至发生倒塌。预应力RPC梁的抗火性能和破坏机理等缺乏有效的研究与设计方法,国内外对预应力RPC梁的抗火性能研究成果未见报道。因此,本文针对上述科学技术问题展开了预应力RPC梁抗火性能试验研究与分析,主要工作如下:(1)以荷载水平、预应力筋保护层厚度、预应力筋类型、预应力度等为试验参数,设计制作了8个预应力RPC简支梁,采用150℃高温干热养护,开展了ISO834标准升温条件下抗火试验。获得了梁内温度变化、挠度-受火时间曲线、有效预应力、裂缝开展、爆裂分布与深度等试验数据。结果表明预应力筋保护层厚度、荷载水平、预应力筋类型是影响预应力RPC梁抗火性能的关键影响因素;随保护层厚度减小、荷载水平升高,火灾下试件的挠曲变形显著提高,耐火极限降低;有粘结预应力RPC梁抗火性能优于无粘结预应力RPC梁;常温下按适筋梁设计的试件火灾下易发生少筋破坏。(2)通过热传导理论建立了预应力RPC梁非线性瞬态温度场模型;考虑混凝土热力耦合效应、预应力钢筋高温蠕变和高温徐变的影响,基于ABAQUS有限元软件平台,建立了预应力RPC梁抗火性能分析精细化模型;通过与试验数据对比验证精细化模型的正确性。通过扩大参数范围分析,研究了荷载水平、纵筋与预应力筋保护层厚度、预应力度、截面尺寸、综合配筋率等参数对预应力RPC梁的抗火性能的影响。结果表明,随着预应力RPC梁初始荷载水平的增大、保护层厚度的减小,梁的耐火极限逐渐减小;随着截面尺寸增大,预应力RPC梁的耐火极限也随之增大,而预应力度、综合配筋率等参数对预应力RPC梁的抗火性能影响相对较小。(3)综合分析各参数预应力RPC梁抗火性能的影响,确定影响预应力RPC梁抗火性能的关键参数及关键参数的影响规律,提出了预应力RPC梁截面尺寸建议值、混凝土保护层厚度建议值、综合配筋率建议值等,为预应力RPC梁的火灾安全提出了科学可靠的建议。