火灾后预应力型钢混凝土梁力学性能的试验研究.docx

火灾后预应力型钢混凝土梁力学性能的试验研究 摘要：通过对经历不同耐火时间和常温下的预应力型钢混凝土简支梁进行两点加载作用下的力学性能对比试验，观察了经历不同受火时间作用后构件和常温构件的受力变化特征的异同，通过比较分析了不同耐火时间作用下，预应力型钢混凝土简支梁的裂缝开展规律、挠度变化规律及承载力变化情况。关键词：预应力，型钢混凝土，抗火性，力学性能 中图分类号： TU378文献标识码：A 文章编号： Abstract: Based on the properties of different flammability resistance time and under normal temperature of refractory prestressed steel reinforced concrete and supported two loading under the action of mechanical properties contrast tire after the role and the stress of the component members under normal temperature changes the similarities and differences of characteristics, through comparing the different under the action of refractory time, prestressed steel reinforced concrete beam of crack development law, deflection change rule changes and bearing capac concrete, flammability resistance, mechanical properties 1 引言 预应力型钢混凝土结构是将现代预应力技术和型钢混凝土结构结合起来的一种新型结构，并且预应力型钢混凝土梁一般应用于结构的重要部位，因此，保证其可靠地发挥作用，尤其是提高抵抗灾害的能力是十分重要的。该研究成果将对促进预应力型钢混凝土组合结构的推广起到积极的推动作用。为此，作者对经历不同时间火灾高温作用后的预应力型钢混凝土梁和非受火作用的普通预应力型钢混凝土梁进行抗弯性能对比试验，考察经历不同时间火灾高温后的预应力型钢混凝土梁与常温下的预应力型钢混凝土梁的受力性能的不同，对比分析高温作用对预应力型钢混凝土梁承载能力及受力特征的影响。 2 试验设计 2.1试件设计与制作 在该实验中，预应力型钢混凝土梁F-PSRCB1、F-PSRCB4、F-PSRCB7受火时间为90分钟，预应力型钢混凝土梁F-PSRCB2、F-PSRCB5、F-PSRCB9受火时间为120分钟，预应力型钢混凝土梁PSRCB8未经历火灾作用，对这三种情况进行抗弯性能对比试验。预应力钢筋采用1860低松弛钢绞线。 图1 预应力型钢混凝土梁配筋图 2.2试验装置 本试验在山东建筑大学土木工程学院结构工程实验室进行，试验采用的反力架如图2所示。本试验采用两点对称加载，荷载点距离为1000mm。试验前在构件表面刷一层石灰浆，以方便实验过程中观察裂缝的开展及量测裂缝开展宽度，实验中各构件均采取三面受火工况，采用国际标准组织制定的ISO834标准升温曲线进行升温控制。 图2 实验加载图图3 位移计布置简图 在试验中，共布置了5个百分表，图3所示，其中百分表1和5作用是消除支座位移的影响，百分表2和4对称布置，百分表3位于跨中。 2.3加载制度 试件F-PSRCB8、F-PSRCB1、F-PSRCB4、F-PSRCB7加载曲线如图4所示。试件F-PSRCB8、F-PSRCB2、F-PSRCB5、F-PSRCB9加载曲线如图5所示，每级荷载施加后稳定5min，待加载值稳定后开始读取位移计示数，并观察构件裂缝开始情况及变形情况。 图4 试件8与1、4、7加载曲线 图5试件8与1、4、7加载曲线 3试验现象及结果 将试件PSRCB-1、PSRCB-4、 PSRCB-7及试件F-PSRCB2、F-PSRCB5、F-PSRCB9分别与试件PSRCB-8比较发现，经受过火灾高温作用的1、4、7及2、5、9构件裂缝开展较早并且在同一级荷载下裂缝宽度要较大一些。但裂缝宽度和长度的增加从目测上并不明显. 将试件PSRCB-1、PSRCB-4、 PSRCB-7及试件F-PSRCB2、F-PSRCB5、F-PSRCB9比较发现，经受过120分钟火灾高温作用的PSRCB-2、PSRCB-5、 PSRCB-9裂缝开展速度要早于经受90分钟火灾高温作用的PSRCB-1、PSRCB-4、 PSRCB-7试件，同样裂缝宽度和长度的增加从目测上并不明显。试件PSRCB8最终破坏时的极限弯矩为195kN ? m ，试件F-PSRCB1、F-PSRCB4、F-PSRCB7最终破坏时的极限弯矩为187.5 kN ? m，极限弯矩下降了3.85%。试件F-PSRCB2、F-PSRCB5、F-PSRCB9最终破坏时的极限弯矩分别为150 kN ? m 、172.5 kN ? m 、157.5 kN ? m ，极限弯矩下降最大值为23%跨中挠度。试件F-PSRCB2、F-PSRCB5、F-PSRCB9变形较大，其荷载-挠度曲线如图8所示。 图5 试件荷载-挠度曲线比较 4.初步实验结论 1. 经受过火灾高温作用的试件裂缝开展较早切现象并不明显，原因可能是受火作用后的混凝土保护层与内部混凝土发生了一定程度的脱离，在受力过程中，松弛的表皮掩盖了截面实际裂缝的开展情况。 2.通过常温试件PSRCB8和受火后试件F-PSRCB1、F-PSRCB4、F-PSRCB7及F-PSRCB2、F-PSRCB5、F-PSRCB9的极限弯矩对比可以看出，受90分钟火作用的试件极限弯矩降低3.85%，而受120分钟火灾高温作用的试件极限弯矩降低值则达到了23%。可以看出构件的材料性能随着火灾高温作用的时间而进一步劣化。在短时间的火灾高温作用下，构件损伤最严重的是中下部混凝土、钢筋和型钢下翼缘，损伤最严重的混凝土位于受拉区，对于极限弯矩的贡献不明显，故截面极限抗弯承载力降低并不大。而长时间的火灾高温作用后材料力学性能则不能恢复故截面极限抗弯承载力降低很大。 3.试验结束卸载后，构件裂缝宽度有所闭合，受高温作用后的预应力型钢混凝土构件仍具有较好的维持正常使用性能的能力。 参考文献 傅传国. 预应力型钢混凝土简支梁受弯性能试验研究 J.建筑结构学报, 2007, 28(3):