火灾后隧道衬砌混凝土力学性能及微观结构实验研究

为研究火灾后隧道衬砌结构的损伤程度和性能特征,对火灾后隧道衬砌混凝土进行抗压强度试验和超声检测,分析不同受火时间(2,3,4 h)下,隧道衬砌混凝土剩余抗压强度和超声波声速变化的规律.结果表明:200～800℃范围内,不同受火时间下,受火温度和剩余抗压强度、超声波声速和剩余抗压强度都有较好的线性关系,且随受火时间增大,...     

火灾中衬砌混凝土损伤的微观特征

铜-黄公路涵洞衬砌混凝土在火灾中的损伤特征显示了变色、裂隙发育和逐层剥落的宏观特征.在显微尺度下受损混凝土裂隙的类型及其扩展规律和矿物相变显示了,中等损伤程度下裂隙的扩展和爆裂作用的叠加是衬砌混凝土发生多层剥落的重要原因;受火混凝土颜色的变化主要与矿物相变和微裂隙的形成有关.     

火灾下隧道混凝土高温损伤现场试验研究

为研究火灾高温作用对隧道衬砌混凝土损伤的影响程度,在某公路隧道一横通道内开展现场火灾试验,测量内容包括火灾下隧道内烟气温度、结构内部温度以及火灾前后衬砌表面回弹值。通过对比火灾前后衬砌结构表面回弹值分析火灾损伤范围,并对综合考虑了结构受火面升温速率、最高温度及其持续时间的温度效应与其高温损伤程度间的相关性进行研究。研究结果表明:火灾下隧道拱顶处温度最高,并沿拱腰、边墙逐渐降低,且温度在结构径向方向传递具有一定滞后性;火源正上方拱顶位置处结构损伤最为严重,回弹值降低率达22.9%;隧道混凝土高温损伤程度随其所受温度效应值的增大而愈加严重。     

隧道火灾后衬砌混凝土抗压强度的超声检测

为快速、准确、无损地判断火灾对隧道衬砌结构混凝土的烧损程度,基于超声法对在200～800℃范围内恒温2、3、4 h后混凝土试块的声学参数、剩余抗压强度进行试验研究,分析声时、幅值、声速的变化,验证超声回弹综合法对于混凝土强度测试的适用性。结果表明:200～800℃范围内,随受火温度升高,声时增加,幅值、声速下降,衬砌混凝土声速随温度变化稳定且二者存在较好的线性关系。火灾后隧道衬砌混凝土的剩余抗压强度与声速值、回弹值有较好的相关性,通过最小二乘法拟合得到的测强公式相关系数为0.93,在实际检测中可使用超声回弹综合法确定火灾后衬砌混凝土的剩余抗压强度,判断损伤程度。     

某混凝土结构厂房火灾后检测鉴定研究

结合某混凝土结构厂房受火案例,对受火灾影响范围内的结构损伤状况、材料力学性能等进行检测,对混凝土结构的火灾损伤特征进行分析,提出相应的损伤鉴定思路,并针对构件不同损伤状况提出加固处理方案。     

火灾后基于偏心距和受火区域为对比因素的钢筋混凝土柱动力损伤识别

为识别火灾导致的损伤,以偏心距和受火区域作为主要影响因素,对4根钢筋混凝土柱实施振动测试。依据模态试验得到的试件模态参数,分析总结了钢筋混凝土柱受火后动力性能改变程度。对其实施静载试验,得到受火柱相比无损柱的抗弯刚度减小程度和承载力下降幅度。因受压试件存在偏心距,火灾下更易产生裂缝以及损伤的深度更大,造成混凝土的弹性模量和刚度变小。试验结果表明:(1)由于受压区受火削弱了受压区混凝土高度,同受拉区受火柱相比,受压区受火柱的刚度和极限承载力受火灾的损害更严重。(2)根据坐标的模态置信准则,钢筋混凝土偏心受压柱的损伤位置可以用其COMAC值精确识别。(3)钢筋混凝土柱受火后,柱的每阶频率均明显降低,受压区受火柱的频率比受拉区受火柱的频率降低程度大。     

基于频率的混凝土构件火灾损伤检测

火灾后混凝土构件残余力学性能的评估一直是火灾损伤检测中的难题.现有的检测方法多是针对受火后混凝土材性层面的损伤,缺乏对混凝土结构或构件层面的力学性能的评估.在借鉴相关研究成果的基础上,本文将建筑物频率变化的检测方法运用于火灾后混凝土构件的损伤评测,进行了4根混凝土连续梁的ISO834标准升温受火试验,检测、记录受火前后构件的频率变化,并进行了混凝土连续梁的承载力试验.试验结果表明,受火后混凝土构件的频率显著下降,并与构件力学性能之间存在明显的相关性,说明这种基于频率的检测方法能够有效地评估火灾后混凝土构件的损伤.     

某工程火灾后结构损伤评估与修复

介绍了某预应力混凝土工程及火灾简况,对火灾引起的结构损伤进行了分析。给出了受火预应力混凝土梁、混凝土双向板、混凝土柱的修复补强措施。可供相关受火工程事故分析处理时参考。     

混凝土组合构件耐火性能试验研究

利用自行设计的火灾燃烧炉对混凝土T型组合构件的耐火性能进行试验研究。试验持续120 min,观察火灾后构件表观现象并测量火灾过程中组合构件内部温度变化,得到火灾下混凝土板、墙组合构件的内部温度场分布规律及其高温损伤情况。结果表明：火灾下组合构件墙体受火面位置处更容易出现混凝土剥落现象,应在该位置处采取施作防火涂料等防火措施来减轻火灾高温的影响;组合构件节点核心区的混凝土温度低于其他受火区域的温度,墙板对节点核心区有一定的保护作用;火灾作用下距离混凝土组合构件受火表面越远,其内部温度越低,且其温度开始上升的反应时间越长;组合构件在非受火区域温度整体较低,温度升高的反应时间较长且速度较慢,火灾高温对非受火区域的结构影响较小。     

火灾中衬砌混凝土的爆裂损伤特征

铜-黄公路某一涵洞衬砌混凝土的火灾损伤在宏观上显示了典型的逐层剥落现象,遭受多层剥落的混凝土在显微尺度下的损伤特征表明,混凝土的剥落与裂隙的扩展特征和局部爆裂现象有关.裂隙的扩展和爆裂作用的叠加是衬砌混凝土发生多层剥落的重要原因.混凝土的湿度大、火灾温度高且持续时间长是发生多层爆裂损伤的重要条件.     

Effizienzsteigerung von Textilbeton durch Einsatz textiler Bewehrungen nach dem erweiterten Nähwirkverfahren

Textilbeton ist ein neuer, effektiver und sehr innovativer Baustoff zur Verstärkung von Tragwerken. Im Rahmen der laufenden Forschung stehen die weitere Verbesserung des Verstärkungsverfahrens und die stetige Weiterentwicklung der Faser‐Matrix Kombination im Mittelpunkt der Untersuchungen. Aufgrund der hohen Garnzugfestigkeiten sind bei Verwendung textiler Bewehrungen aus Carbon sehr effektive Verstärkungen herstellbar. Bei ungünstiger Konfiguration der textilen Bewehrungen können jedoch verbund‐ und festigkeitsschädigende Rissbildungen innerhalb zugbeanspruchter Textilbetonbauteile auftreten. Diese Rissbildungseffekte werden in Abhängigkeit von der Belastung maßgeblich durch die wirkenden Verbundkräfte und die verarbeitungsbedingte Garnwelligkeit beeinflusst. Dabei ist die Gefahr eines Verbundversagens durch Delamination besonders in den Bereichen der Lasteinleitung in die textile Bewehrung, wie z. B. Endverankerungen und Übergreifungsstößen, kritisch. Dies führt zu einer Reduzierung der nutzbaren Zugtragfähigkeit der textilen Bewehrung im Gesamtbauteil. Um die Effizienz der textilen Bewehrung zu erhöhen, wurde daher ein verbessertes Textilherstellungsverfahren auf Basis der Nähwirktechnik entwickelt. Dadurch wird die ungünstig wirkende Garnwelligkeit deutlich reduziert. Der vorliegende Aufsatz beschreibt vergleichende Untersuchungen der Verbund‐ und Festigkeitseigenschaften zugbeanspruchter Textilbetonbauteile. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der Entwicklung des erweiterten Nähwirkprozesses ein maßgeblicher Schritt im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Eigenschaften des Textilbetons erreicht werden konnte. Efficiency Increase of Textile Reinforced Concrete by Use of Textile Reinforcements from the Extended Warp Knitting Process The composite material textile reinforced concrete (TRC) is a new, effective and very innovative method for the strengthening of load bearing structures. Apart from further improvements to the strengthening methods, a continual further development of the fibre‐matrix combination is at the centre of ongoing research. Due to the high tensile strengths of textile reinforcements made of carbon, it enables very effective strengthening of concrete constructions. However, if the textile fabrics are unfavourably configured, bond and strength damaging crack formations within TRC members can occur. Depending on the load, these crack formation effects are substantially influenced by the bond and the size of yarn undulation, which depends on the processing of the fabric. The danger of bond failure by delamination, which particularly occurs in areas of concentrated load introduction into the textile reinforcement, such as final anchorages and overlaps, is especially critical. It results in a reduction of the usable tensile load bearing capacity in the entire member. For this reason, an improved textile manufacturing method based on warp knitting technology was developed. By means of this method, yarn undulation can be reduced considerably. The article on hand describes comparative examinations of the bond and strength properties of tensile loaded TRC elements. The results show that the development of the extended warp knitting process was a substantial step toward a further improvement of the properties of TRC.     

Feuchtesensoren in der Bauwerksüberwachung

Die Bestimmung des Wassergehalts und insbesondere der orts‐ und zeitabhängigen Feuchteverteilung in Baustoffen hat in der Forschung, Baustoffentwicklung, Bauwerksdiagnose und Bauwerksüberwachung einen besonderen Stellenwert. Bei der Untersuchung von Schadensursachen muss an Bauwerken in der Regel die Baustofffeuchte mit bewertet werden, da sowohl wesentliche Baustoffeigenschaften als auch die Dauerhaftigkeit von Bauwerken in entscheidendem Maße von deren Wassergehalt abhängig sind. In jüngster Zeit werden Feuchtesensoren eingesetzt, um die Funktionsfähigkeit und Dauerhaftigkeit von Instandsetzungs‐ bzw. Schutzmaßnahmen zu kontrollieren. Dies soll es dem Bauherrn ermöglichen, rechtzeitig Maßnahmen einleiten zu können, bevor Schäden infolge von Wasser‐ bzw. Chloridzutritt auftreten können. Condition Assessment with Moisture Sensors The determination of the water content in construction materials and in particular with regard to its depth and time dependent distribution is of high interest in the area of research, material development and condition assessment of structures. The assessment of the reason of damages mostly require to regard the moisture content of structures, because the moisture content basically affects material properties and the durability of structures. Recently moisture sensors have been used to control the functionality and durability of repair and protection measures. This enables the owner to carry out accurately timed measures to prevent damages due to the ingress of water and chlorides.     

Umlagerungsverhalten von Plattentragwerken aus Stahlfaserbeton

Das Tragverhalten von Platten aus Stahlfaserbeton ist von starker Nichtlinearität durch Rissbildung und großen traglaststeigernden Umlagerungen geprägt. Für ihre Berechnung und Bemessung wird ein nichtlineares Verfahren vorgestellt. Es basiert auf einer elasto‐plastischen Schädigungsbeschreibung des Faserbetons mit eingebetteter Betonstahlbewehrung und einer Finite Elemente Diskretisierung des Stabstahls und der Platte mit regularisierter Verschmierung der Rissbildung im Elementnetz. Das Verfahren wird an einer punktgestützen Stahlfaserbetonplatte eines Großversuchs angewendet und verglichen mit anderen gängigen Methoden, nämlich einer linear‐elastischen Schnittgrößenermittlung bzw. der Bruchlinientheorie. Zur Bemessung erweist es sich als sehr geeignet, allerdings – ähnlich den beiden anderen Verfahren – abhängig von der angenommen Rissbildung, der Nachrisszugfestigkeit und geometrischen Größen. Redistribution Effects of Steel Fibre Reinforced Concrete Slabs Numerical Computation and Design The bearing behaviour of steel fibre reinforced concrete (SFRC) slabs is mainly affected by nonlinearity due to cracking and redistribution effects leading to an increased bearing capacity. A nonlinear approach for structural analysis and design of such structures is presented. It is based on an elasto‐plastic damage theory to model material behaviour of SFRC and allows for additional embedded rebars. By adopting a finite element discretisation of the slab structure a regulated smeared modelling of cracking is achieved. Further the nonlinear model is applied to a full scale test of a SFRC flat slab structure and results are compared to alternative already well established methods, namely a linear elastic analysis and the yield line theory. The proposed method is proven to be very suitable for design but – alike the alternatives – depends on assumed crack patterns, residual tensile strength of the SFRC and geometrical parameters.