《考慮鋼管初應力影響的鋼管混凝土柱抗火性能研究》是依託武漢大學，由余敏擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：考慮鋼管初應力影響的鋼管混凝土柱抗火性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：余敏
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於鋼管混凝土結構特殊的施工模式以及管內混凝土的收縮徐變，使得實際結構中鋼管和混凝土的應力狀態和常規成型後再受力的情況存在顯著差異，這種差異在很大程度上可簡化為鋼管初應力問題。同時根據結構全壽命周期設計的發展要求，考慮施工過程和結構老化影響的抗火設計將很有必要。因此，本項目將採用試驗研究、數值計算和理論分析相結合的方法對具有初應力的鋼管混凝土柱抗火性能展開系統地研究，研究內容包括：（1）進行具有初應力的鋼管混凝土柱耐火極限試驗研究；（2）建立可考慮初應力的鋼管混凝土抗火分析的數值模型，研究初應力對構件抗火性能的影響機理和規律；（3）建立具有初應力的鋼管混凝土抗火計算簡化理論模型，並基於試驗和數值結果，最終給出考慮初應力的抗火承載力工程計算方法。通過本項目的研究將解決現有防火設計方法尚未考慮而又亟待解決的初應力問題，對鋼管混凝土結構全壽命周期設計和安全使用具有重要意義。
結題摘要
隨著結構全壽命周期設計的發展需要，考慮施工及服役過程影響的結構設計成為發展趨勢。鋼管混凝土結構因其特殊的施工模式以及管內混凝土的收縮徐變，使得實際結構中鋼管和混凝土的應力狀態和常規成型後再受力的情況存在顯著差異。本項目採用試驗、數值和理論相結合的方法，對連續性施工模式下的早齡期鋼管混凝土的多級載入性能進行研究，揭示鋼管初應力產生的機制及規律，並提出鋼管等效初應力的計算方法。在此基礎上對具有等效初應力的鋼管混凝土柱的抗火性能進行系統研究，建立考慮鋼管初應力影響的鋼管混凝土耐火承載力計算方法。重要研究結果包括：（1）設計了一種自平衡載入裝置，並對早齡期鋼管混凝土進行了多級載入變形及其對承載力影響的試驗研究，在此基礎上編制了考慮早齡期徐變影響的鋼管混凝土徐變變形計算程式，並提出了等效初應力的計算方法；（2）首次完成了具有鋼管初應力的鋼管混凝土耐火試驗，得到了不同荷載比下鋼管初應力對鋼管混凝土的溫度場、破壞模式和耐火極限等第一手試驗數據。在此基礎上，採用“冗餘單元”的方法建立了可模擬具有初應力的鋼管混凝土耐火計算有限元模型，並進行了試驗驗證和參數研究，揭示了鋼管初應力對鋼管混凝土長短柱耐火性能的影響機理和規律；（3）提出了基於溫度均勻化理論的鋼管混凝土壓彎受力下的常高溫統一承載力計算公式，並結合上述有初應力的鋼管混凝土耐火試驗和數值結果，最終給出了考慮鋼管初應力影響的鋼管混凝土耐火承載力計算方法。通過本項目的研究解決現有鋼管混凝土防火設計方法尚未考慮而又亟待解決的施工初應力問題，並實現了考慮施工影響的鋼管混凝土承載力的常高溫統一計算，對鋼管混凝土結構全壽命周期設計和安全使用具有重要理論和實際套用意義。
