火灾后UHPC梁斜截面承载性能研究

作     者：刘壮壮 

作者单位：山东建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：闫凯;王琴

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：UHPC梁 火灾后 受剪承载性能 静载试验 有限元模拟 

摘      要：超高性能混凝土(UHPC)是一种具有超高强度,高耐久性、高抗震耗能、低渗透性和良好体积稳定性的新型水泥基复合材料。火灾下,UHPC的导热系数约为普通混凝土的1.25～1.40倍,比热约为普通混凝土的0.75～0.85倍,所以UHPC的截面温度比相同受火工况下的普通混凝土相对更高。火灾后UHPC梁的剩余抗剪承载性能与火灾下的受火截面温度具有正相关性,相较于普通混凝土,火灾后UHPC梁的剩余承载性能与火灾下的剩余抗剪承载性能劣化幅度可能更大。鉴于研究火灾后UHPC梁的剩余抗剪承载性能是评估受火损伤构件加固修复的重要依据,因此本文主要进行了以下研究工作以期为UHPC的火灾后安全性能研究提供一定的参考:(1)为研究火灾后UHPC梁斜截面剩余承载性能,开展了12个UHPC梁火灾后静载试验,获得了火灾后UHPC梁破坏模式、裂缝发展、荷载-位移曲线。试件均发生由加载点指向支座的主斜裂缝,达到极限荷载时破坏呈现脆性特征,钢纤维被拔出,剪压区混凝土压碎,试件火灾后挠度变形加大,受剪承载性能降低,影响规律与常温下大致相同。(2)受火时间、剪跨比、荷载水平、配箍率对火灾后UHPC梁斜截面受剪承载性能影响显著。随着受火时间增大、荷载水平升高,试件内部损伤增加,火灾后受剪承载力下降;剪跨比对火灾后UHPC梁受剪承载力影响显著,当剪跨比由2.0增加至3.5时,受剪承载力可降低40%以上,受剪破坏模式由“剪压破坏转变为“斜拉破坏。荷载水平与剩余承载性能呈现负相关,配箍率由0增加至0.27%,火灾后UHPC梁受剪承载力可提高15%以上。(3)为研究高温作用对火灾后试件承载性能影响,将抗剪承载力计算值与火灾后静载试验值开展对比分析,探明火灾下试验梁的裂缝开展与爆裂会引起火灾后UHPC梁受剪承载性能的削弱。局部爆裂的梁约削弱15%;裂缝对梁受剪承载性能削弱15～25%,贯通斜裂缝影响最大,对梁受剪承载性能削弱可超过35%。(4)采用ABAQUS有限元数值分析软件,建立了火灾后UHPC梁受剪性能有限元分析模型,分析了受火时间、剪跨比对火灾后剩余承载性能的影响。基于有限元分析结果,获得了UHPC梁在火灾下的温度场及火灾后的荷载位移曲线、破坏模式,揭示了火灾后有箍筋UHPC梁斜截面受弯承载损伤演化规律;当受火时间从90min以30min为增量增加到180min,受剪承载力分别降低25.6%、16.2%及10.7%;剪跨比由2.0以0.5为增量增加到3.5,受剪承载力分别降低17.5%、29.8%、37.5%。