足尺预应力混凝土梁板抗火性能的研究

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1、国内图书分类号：TU378学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学博士学位论文足尺预应力混凝土梁板抗火性能研究博士研究生：欧阳志为导师：郑文忠教授申请学位：工学博士学科：结构工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2009年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU378U.D.C:624DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringRESEARCHONFIRERESISTANCEPERFORMANCEOFFULL-SCALEPRESTRESS

2、EDCONCRETEBEAMSANDSLABSCandidate：OuyangZhiweiSupervisor：Prof.ZhengWenzhongAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpecialty：StructuralEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefense：December,2009Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnol

3、ogy摘要摘要有粘结预应力混凝土梁板是土木工程中常用的结构构件形式，在土木工程领域有着广泛的应用，但由于其抗火性能的机理尚不清晰，工程中的有粘结预应力混凝土梁板存在着火灾下发生垮塌的风险，因此有必要对其抗火性能进行研究。目前已有的有粘结预应力混凝土梁板火灾性能研究多从试验着手，但由于火灾试验的费用较高和火灾试验条件的限制，试件的尺寸较小；而且，由于混凝土材料的热惰性，抗火试验中相似比问题难以解决，试验结果不能反映足尺有粘结预应力混凝土梁板抗火性能。为此，本文开展了如下研究工作。(1)采用ANSYS软件对火灾环境热量的传递过程进

4、行了仿真分析，得到了在给定升温曲线下有粘结预应力混凝土梁板的温度场。在温度场分析的基础上，采用FORTRAN语言编写程序对高温下有粘结预应力混凝土梁板的结构反应进行分析。在结构反应分析过程中，采用纤维元模型，考虑了力与温度相互耦合的影响，开展基于截面的弯矩-曲率分析，在得到梁板沿长度方向各个截面的弯矩-曲率关系后，采用共轭梁法计算得到高温下有粘结预应力混凝土梁板的变形。采用上述计算方法，对高温下足尺有粘结预应力混凝土梁板的结构反应进行了扩参数分析，研究了梁板截面尺寸、综合配筋指标、预应力度、有效预应力、预应力筋的保护层厚度等参

5、数对有粘结预应力混凝土梁板高温下极限弯矩T与常温下极限弯矩比值M/M的影响。计算结果表明，综合配筋指标、预应力uuT度和有效预应力对M/M的计算结果影响不大。建立了有粘结预应力混凝土梁uuT板高温下极限弯矩与常温下极限弯矩比值M/M的计算公式，该公式反映了不uu同受火时间下足尺有粘结预应力混凝土梁板截面抗力的衰减幅度规律，能够得到火灾下给定荷载状态和截面配筋的足尺有粘结预应力混凝土梁板的耐火极限。(2)与高温下的分析方法相同，采用FORTRAN语言编写程序对高温后有粘结预应力混凝土梁板的结构反应进行分析。通过高温后足尺有粘结预

6、应力混凝土梁板结构反应的扩参数分析，建立了有粘结预应力混凝土梁板高温后极限A弯矩与常温下极限弯矩M/M的计算公式，该公式反映了不同受火时间后足uu尺有粘结预应力混凝土梁板截面抗力的衰减幅度规律，对有粘结预应力混凝土梁板的火灾损伤评估和灾后修复有重要意义。-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文(3)针对火灾下有粘结预应力混凝土简支板存在耐火极限由变形控制的问题，进行了高温下足尺有粘结预应力混凝土简支板的变形的非线性计算分析。分析了计算跨度、预应力筋保护层厚度、荷载水平、预应力度、有效预应力、综合配筋指标等参数对有粘结预应力混凝土简

7、支板由变形控制耐火极限的影响。计算结果表明，预应力度、有效预应力对有粘结预应力混凝土简支板由变形控制耐火极限的影响不大。建立了综合考虑计算跨度、预应力筋保护层厚度、荷载水平、综合配筋指标等四个参数影响的有粘结预应力混凝土简支板由变形控制的耐火极限公式。(4)为满足有粘结预应力混凝土梁板抗火设计的需要，分总则、火灾升温曲线、温度场、作用效应与抗力及抗火设计原则、承载力计算、由承载力控制的耐火极限计算、变形计算、配筋构造的基本要求、爆裂验算和防止爆裂措施等方面对有粘结预应力混凝土梁板提出了抗火设计建议。关键词预应力混凝土；梁板；抗

8、火性能；非线性分析；耐火极限-II-AbstractAbstractBondedprestressedconcretebeamsandslabsarecommonlystructuralmemberformsandhavebeenappliedwidelyincivileng