浅谈碳纤维加固混凝土梁耐火试验研究与理论分析

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1、School／Department：Discipline：Major：Candidate：Supervisor：CollegeofCivilEngineeringCivilEngineeringStructuralEngineering一GaoWanyangProfMarch，2007

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3、IIIIIIIlUl167提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。学位论文作者签名：为磋矽弘夕年；月彳日经指导教师同意，本学位论文属于保密，在a年解密后适用本授权书。指导教师签名：学位论文作者签名：南磋才多年月日砷年，月“日签名：。刀-k挪刁年／；月进行论文表的和集

4、责任内容摘要随着我国建筑水平的提高，碳纤维加固混凝土结构在我国建筑改造领域应用日益广泛，但CFRP加固混凝土结构耐火问题始终没有得到解决，不但制约了该类结构的推广，而且对于己加固结构防火安全性判断也缺乏必要的科学依据。因此，研究CFRP加固混凝土结构的耐火性能，并基于此确定其防火方法具有十分迫切的现实意义。本文通过对CFI冲加固钢筋混凝土梁的耐火试验研究与理论分析，研究了CFRP加固混凝土梁的防火方法和耐火性能。主要内容包括：(1)系统地总结了国内外有关混凝土、钢材和CFRP热工性能和高温下力学性能的研究成果，在此基础上，确定适合本文研究的各种材料高温性能指标的取值

5、。(2)设计了1根40mm硅酸钙防火板三面保护的CFRP加固钢筋混凝土梁，并在同济大学工程抗火实验室的“水平构件抗火试验炉"中进行了耐火试验，观察其抗火性能，测试加固梁的温度和变形反应，为后续温度场分析和耐火性能计算提供试验依据。(3)建立了求解CFRP加固混凝土结构温度场的有限元模型，并基于ANSYS编制瞬态温度场分析程序TFACCM，温度场计算结果与本文试验和国内外其他学者试验结果吻合较好。(4)确定了CFRP加固混凝土梁耐火性能的理论分析模型，基于ANSYS编制了计算程序NFACCM，对火灾作用下CFRP加固混凝土梁热一力学耦合全过程进行了分析，数值计算结果同

6、试验结果符合较好；对影响加固梁跨中挠度的防火保护层厚度和导热系数等参数进行了相关分析。(5)在温度场和热一力学耦合全过程分析的基础上，确定了CFRP加固混凝土结构的耐火极限判据标准，并就基于温度判据的耐火极限和基于位移判据的耐火极限进行了分析，分析结果与试验结果均较吻合：并在此基础上进行了相关参数的分析，对CFRP加固混凝土梁防火设计提出了具体建议。关键词：CFRP加固钢筋混凝土梁，温度场，热一力学耦合，耐火极限内容摘要ABSTRACTAlongwithourcountryconstructionlevelenhancement,theuseofFiber-rein

7、forcedpolymers(FRPs)forstrengtheningandrehabilitatingreinforcedconcretestructureshasbeenwidespreadimplementationinrecentyears．Todate，onemajorfactorpreventingthewidespreaduseofCFRPmaterialsinbuildings．iSthelackofinformationavai】ableonthefireperformanceofCFI冲-strengthenedconcretemembersd

8、uringfireintheregulations，andthatfortheconstructedstructures，isalsolackoftheessentialscientificbasis．Therefore，recentresearchgapanalysesforthefireresistanceofstrengthenedmembershaveidentifiedfireproofdesignmethodasanareainwhichadditionalinformationiSurgentlyrequired．Theworkpresentedint

9、histhesisinvolvedbothexperimentaltestsandnumericalanalysesandtheparametricstudiesoffireresistanceofCFI冲一strengthenedconcretebeams，themaincontentsasfollows：(1)Researchproductionsonthermalpropertiesandmechanicsofconcrete，steelandCFRPunderhi曲temperatureinsideandoutsideofcountryaresummed