《約束作用下混凝土雙向板抗火性能試驗研究和理論分析》是依託中國礦業大學，由王勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：約束作用下混凝土雙向板抗火性能試驗研究和理論分析
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王勇
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬利用試驗爐，對面內約束作用下鋼筋混凝土雙向板進行火災試驗；試驗時測量沿板厚方向混凝土和鋼筋溫度，以及板的平面外和平面內變形；同時，考察試驗過程混凝土板裂縫及破壞特徵，與已有受火簡支板的破壞特徵進行對比。. 根據熱彈塑性理論和板殼單元，考慮面內約束作用的影響,建立混凝土雙向板數值模型；發展相應的計算程式，結合試驗結果，驗證計算模型及程式的有效性；利用程式，分析主要參數（跨厚比、配筋率和面內約束作用等）對混凝土雙向板火災行為的影響規律。此外，基於修正板塊平衡法，同樣考慮面內約束作用，建立火災下混凝土雙向板的極限承載力計算方法，並將計算結果和試驗結果進行對比。
結題摘要
為了深入研究面內約束作用下混凝土板火災行為，本項目開展約束作用下混凝土雙向板火災試驗、數值模擬和理論分析。 試驗方面：通過十塊不同面內約束工況混凝土雙向板火災試驗，獲得爐溫、混凝土和鋼筋溫度、板平面外（內）變形、板角（平面內）約束力等隨時間變化規律，觀測了試驗中混凝土板裂縫及破壞特徵。 研究表明，由於板角約束作用，簡支板及單（雙）向面內約束板均出現板角弧形斜裂縫；與火災下簡支板不同，單（雙）向面內約束板板頂均易出現通長裂縫，且單（雙）向約束作用傾向於增加試驗板豎向變形，原因在於約束作用引起的P-δ效應。 數值方面：根據熱彈塑性理論和板殼單元，考慮面內約束作用和含水率影響，建立了混凝土雙向板數值模型，發展程式對面內約束混凝土試驗板進行數值分析，獲得了幾何(非)線性和混凝土膨脹應變對約束試驗板變形、彎矩分布和薄膜機理影響規律。此外，通過參數分析研究了約束類型、約束水平、長寬比、配筋率和板厚等對面內約束混凝土板溫度場、變形、破壞模式和耐火極限等影響。研究表明，對任一約束工況，較大混凝土膨脹應變導致約束板較大變形，且幾何非線性影響不可忽略；面內約束作用傾向於降低跨中彎矩和增大板邊負彎矩，且不利於板大變形階段受拉薄膜效應發展；約束板火災行為取決於約束類型、約束水平和長寬比等相互作用。 理論方面：基於塑性鉸線理論，考慮受拉薄膜效應，提出鋼筋應變差概念和應變破壞準則，結合板塊內力平衡方程，建立常溫及火災下面內約束混凝土雙向板承載力計算方法。研究表明：鋼筋應變差理論所得薄膜效應階段混凝土雙向板荷載-位移曲線較為合理，且能夠確定混凝土雙向板極限狀態及相關參數。 本項目研究成果可為實際工程中提高混凝土雙向板抗火性能提供參考。
