钢筋混凝土T形截面梁温度场精确算法

研究标准升温曲线作用下混凝土T形截面梁温度场的变化,对混凝土T形截面梁进行60 min和75 min火灾试验;介绍三维、二维导热微分方程,采用有限元和有限差分的混合方法计算截面温度场,计算中考虑了混凝土、钢筋的热工性能和混凝土的水分蒸发对温度场的影响,计算结果与试验结果吻合较好。实验和计算结果表明,T形梁翼缘内的温度分布与单面受火板相似,腹板内的温度分布与三面受火矩形截面梁相似;T形截面内,腹板角部温度最高,翼缘下部腹板由侧面向核心区温度下降最快。     

火灾高温作用下钢筋混凝土梁截面温度场的计算与分析

采用有限元—差分相结合的方法编制了钢筋混凝土梁构件截面内部瞬态温度场计算分析的程序,验证表明与精确解符合程度较好。并应用该分析程序进行了三面受火的混凝土矩形梁构件在不同时刻截面内部温度场的计算与分析,对计算结果也进行了对比验证,精确度较高,由此得到混凝土梁构件在各种情况下的截面温度场及其分布的特点与规律,为进一步研究钢筋混凝土梁构件的抗火性能提供了基础。     

火灾下钢筋混凝土梁温度场的数值模拟

火灾作用下构件内部温度场随时间和空间的变化规律对结构和构件的高温力学响应和抗火性能具有重要意义。本文应用ABAQUS软件对高温条件下不同受火方式、截面尺寸、混凝土骨料类型、升温时间以及含水率的钢筋混凝土梁进行非线性瞬态高温反应分析,揭示各参数对梁截面温度场的影响规律;在合理确定混凝土热工参数的基础上,通过采用在100℃~200℃之间对混凝土热容进行修正的方法,考虑混凝土中自由水和结合水在火灾作用下的物理化学反应对混凝土梁温度场的影响,对火灾下钢筋混凝土梁温度场进行分析。分析结果与相关文献试验结果吻合较好,表明本文钢筋混凝土梁温度场分析方法的正确性,本文为混凝土结构在高温下以及高温后的结构及构件的温度场分析提供了有效方法。     

钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁框架结构温度场试验研究

对4榀单层单跨的圆形钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁带楼板组合框架在火灾下的温度场进行试验,研究组合框架中的钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁温度场分布的特点,并对比不同防火涂料厚度、不同梁高等情况下的温度-受火时间关系曲线。最后采用有限元方法计算了组合框架的温度场,结果表明,计算结果和试验结果总体上较为吻合。     

高温下钢筋混凝土内部温度场数值模拟

针对高温下钢筋混凝土构件导热的非线性瞬态特点,全面考虑其热工参数和质量热容参数的变化时序性,把传热学理论与计算机数值模拟技术相结合,利用ANSYS热分析功能,模拟高温(火灾)作用下混凝土构件内部温度场的变化,应用瞬态温度场仿真程序对四面受火矩形截面柱和T形截面梁温度场进行了数值模拟,模拟结果较试验结果偏大的原为模拟未考虑结构构件实际火灾环境的散热。算例模拟表明,模拟结果与文献给出的试验结果图形曲线走向一致,验证了计算机数值模拟结果分析的适用性与正确性,为混凝土结构构件抗火分析提供了计算辅助手段与理论依据。     

钢管高强混凝土柱温度场的非线性有限元分析

在合理地确定了火灾情况下钢管高强混凝土柱受火模型的基础上 ,利用有限元法计算钢管高强混凝土在火灾情况下的温度场。计算结果与试验结果吻合良好 ,并考虑了不同保护层厚度 (混凝土和防火涂料 )及不同直径对钢管混凝土温度场的影响 ,从而为进一步研究钢管高强混凝土的耐火极限和高温下的力学性能创造了条件     

钢管高强混凝土柱温度场的非线性有限元分析

在合理地确定了火灾情况下钢管高强混凝土柱受火模型的基础上,利用有限元法计算钢管高强混凝土在火灾情况下的温度场。计算结果与试验结果吻合良好,并考虑了不同保护层厚度(混凝土和防火涂料)及不同直径对钢管混凝土温度场的影响,从而为进一步研究钢管高强混凝土的耐火极限和高温下的力学性能创造了条件。     

火灾作用下钢筋混凝土梁温度场的有限元分析

以ABAQUS有限元分析软件为平台,建立了钢筋混凝土梁有限元模型,对其梁截面的进行了温度场分析。通过从三面受火及四面受火条件两个方面对钢筋混凝土梁进行了非线性数值分析,研究表明四面火灾条件下梁截面温度场呈现双轴对称性,而三面火灾下梁截面的温度场仅是单轴对称。     

火灾下钢筋混凝土结构三维温度场的数值模拟

研究受火钢筋混凝土构件内部温度场随时间的变化对于分析高温下建筑结构强度、形变的变化规律以及建筑结构的抗火性能是至关重要的.基于三维非稳态导热微分方程,用控制容积法建立了火灾环境下钢筋混凝土三维非稳态温度场的离散格式.计算了火灾环境下一钢筋混凝土楼板的三维非稳态温度场,其结果与文献报道的试验数据基本一致.还计算了一个由楼板、梁、柱和砖墙构成的钢筋混凝土整体结构在火灾中5 h的温度场.计算表明,各受火面在三维方向上的温度分布不是均匀的,火灾下建筑整体结构的温度场计算是一个三维问题;受火表面温度受到内部钢筋的影响而呈现波浪形分布;楼板和柱子的钢筋耐火极限应该同时被考虑.     

火灾下钢管混凝土柱受热分析模型

建立火灾下钢管混凝土柱的受热分析模型以便于在抗火分析和防火设计中应用。首先基于传热学的基本理论确定了火灾下钢管混凝土柱与火场的热交换过程,然后根据能量守恒原理和热力学理论确定了钢管混凝土柱截面内的导热过程,推导了有限差分形式的截面温度场计算的基本方程,最后编制了数值计算程序来模拟钢管混凝土柱截面内的温度场。分析模型中重点考虑了水分和接触热阻对截面温度场的影响。数值程序的计算结果与试验结果符合得较好。     

火灾作用下钢筋混凝土简支梁温度场的非线性有限元分析

模拟火灾作用,采用大型结构分析程序ANSYS对钢筋混凝土简支梁的温度场进行了非限性有限元分析,得出了火灾作用下混凝土简支梁的温度场分布规律;并将计算结果与试验结果进行了比较,表明温度场的计算结果与实际结果符合良好,从而使火灾作用下钢筋混凝土简支梁的温度场分析从以往的定性分析上升到定量分析,为今后控制火灾作用对钢筋混凝土简支梁的影响提供了重要的计算依据和背景材料.     

高温下钢筋混凝土梁的温度场分析

使用大型有限元分析软件ABAQUS对钢筋混凝土梁进行温度场分析,分析结果与试验结果吻合情况较好,为进一步深入研究钢筋混凝土梁在火灾下的力学性能和耐火极限创造了条件。     

受火钢筋混凝土柱截面极限承载力研究

用差分分析法对四面受火钢筋混凝土矩形柱截面温度场进行了分析，并用有限元方法计算了受火后一定温度场下柱截面极限承载力，与试验结果对比吻合较好。在此基础上，对受火柱截面极限承载力的各个影响因素进行了分析，结果表明：增大柱的截面尺寸和纵筋配筋率有利于柱截面极限承载力，以及柱的抗火性能的提高；增加保护层厚度也有利于提高柱截面的极限承载力，但是当保护层厚度增加到一定的程度以后，柱截面的极限弯矩就无法提高，因而只能在一定范围内提高柱的抗弯能力。     

火灾下钢管混凝土结构梁-柱节点温度场的有限元分析

在确定材料的热工性能参数,考虑水蒸气等影响的基础上,建立包括升温和降温段的火灾下钢管混凝土柱-钢梁或钢筋混凝土梁连接节点温度场的有限元计算模型。算例分析结果表明,有限元模型计算结果与试验结果总体上吻合较好。     

Modeling of insulated CFRP-strengthened reinforced concrete T-beam exposed to fire

The use of Fiber Reinforced Polymer (FRP) has been established as one of the possible techniques to strengthen concrete beams in flexure and shear. Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) has been identified as the material of choice in civil infrastructure applications. The fire performance of such CFRP-strengthened members and their resistance to heat transfer and to various environmental exposure factors need to be investigated. In this paper, a detailed finite element model of a CFRP-strengthened reinforced concrete T-beam is developed. The model accounts for the variation in thermal and mechanical parameters of the beams’ constituent materials with temperature, including CFRP and insulation materials. Nonlinear time domain transient thermal-stress finite element analysis is performed using the commercial software ANSYS to study the heat transfer mechanism and deformation within the beam for fire conditions initiating at the bottom of the beam. To relate the simulation to an actual case, a reinforced concrete T-beam strengthened with CFRP and fire-tested by other investigators is modeled. The progression of temperature in the beam, CFRP, reinforcing steel, and along the CFRP–concrete interface is compared to the observed fire test data. Overall, the predicted temperature results are in good agreement with the measured ones. In addition, the mid-span deflection increases nonlinearly during the fire exposure time due to the increase in the total strain on the tension side of the beams and due to concrete cracking. Successful FE modeling of this structure provides an economical, alternative solution to expensive experimental investigations.     

火灾下钢筋混凝土剪力墙温度场数值模拟

为了研究配筋率、升温曲线、多面受火、传热系数等因素对钢筋混凝土剪力墙温度场的影响,利用COMSOL 多物理场建模与仿真软件对火灾下钢筋混凝土剪力墙温度场进行模拟,并得到不同因素变化条件下的剪力墙的温度场分布规律,模拟结果与试验结果符合良好。对温度场模拟中各参数对温度场的影响进行了讨论,结果表明：受火时间越长,钢筋混凝土剪力墙的温度越高;相比于配筋率和骨料类型,不同升温速率对钢筋混凝土剪力墙的温度场的影响更为显著,且钢筋混凝土剪力墙边缘处的钢筋对其温度场也有明显的影响。此外,单面和三面受火的钢筋混凝土剪力墙的核心区温度值较为接近,双面和四面受火的钢筋混凝土剪力墙的核心温度较为接近;受火面的传热系数中对流传热系数和综合辐射系数对传热的影响显著,当温度大于一定程度时,辐射系数大于0.7 时,对流传热系数对传热的影响可以忽略不计。     

火灾下钢筋混凝土框架结构高温力学性能数值模拟研究

建立一个单层双跨钢筋混凝土框架模型,基于钢筋和混凝土材料的热工性能和高温力学性能,运用ABAQUS 有限元软件对框架结构进行单室和多室火灾模拟,研究不同火灾工况下,梁、柱构件及整体结构的温度场分布、变形特征和内力变化规律。结果表明：框架结构在单跨受火及双跨受火两种不同受火情况下,双跨受火梁及边柱的温度场与单跨受火时相同,而中柱及节点核心区的温度分布存在差异;节点核心区温度较周围的梁段和柱段明显偏低;受火方式及框架柱的轴压比对框架结构高温力学反应存在显著影响。     

钢筋混凝土预损伤梁的火灾行为相似性研究

为研究不同比例钢筋混凝土预损伤梁火灾行为的相似性,在已有缩尺模型明火试验的相似理论基础上,对不同几何尺寸比例的3根钢筋混凝土无损梁和9根因经历常温静载试验而产生不同程度预损伤的梁开展明火试验。试验结果表明：采用热辐射模型确定不同比例梁明火试验的升温曲线,可以较好地实现不同比例梁在相应时间点截面温度分布相似;明火试验前形成的宽度在2 mm以下的裂缝对不同比例梁温度场的相似性影响不大,仅影响局部混凝土温度,明火试验前梁上已有的残余变形对其耐火极限影响不大;将不同比例梁受火时间的相似比由几何比例的平方调整为几何比例的1.8次方,可以实现预损伤程度相同的不同比例钢筋混凝土梁挠度变化以及耐火极限相似,从而实现由缩尺模型梁的火灾下力学行为预测足尺原型梁的火灾力学行为。