隧道爆破震动对新喷混凝土的累积损伤计算

为减少隧道爆破震动对初衬喷射混凝土的损伤,通过现场质点震速监测和信号分析,根据爆破动力学理论,探讨混凝土龄期对累积损伤的影响。综合考虑质点震速、初始损伤、混凝土强度和龄期等因素,提出单次爆破对混凝土的损伤增量及多次爆破对混凝土的累积损伤的计算方法。研究结果表明:混凝土的破坏是一个损伤的累积过程,单次爆破的损伤增量超过增量阈值并不一定造成材料的破坏;在混凝土中掺入早强剂有显著减震效果。将该方法应用于工程实例,提出新喷混凝土的爆破安全准则。     

火灾后混凝土结构损伤的属性识别

应用属性数学理论建立火灾后混凝土结构损伤程度评价的属性识别模型。选择影响火灾后混凝土质量的4个参数,如抗压强度损伤系数、抗渗透性损伤系数、爆裂损伤系数以及裂纹损伤系数等作为综合评判指标,通过构造属性测度函数以计算单指标属性测度和样本综合属性测度,应用置信度准则对火灾后混凝土样本的质量状况进行属性识别,从而建立了火灾后混凝土结构损伤程度综合评判的属性识别模型。在工程实例研究中,通过属性测度分析和计算,得到了火灾后混凝土样本损伤程度的评价结果,并分别与模糊综合评价和物元可拓评判法评价结果进行了比较,结果有较好的一致性。由于属性数学理论能很好地解决具有多个模糊属性问题的综合评价,且置信度准则是根据评价集具有有序性这一特点而提出的,因而可使评价结果更为可靠。     

火灾环境下热-冷循环作用对混凝土性能的影响研究

为了研究混凝土材料的结构与力学特征受火灾热-冷作用的影响规律,通过测量不同热-冷作用次数下的试样质量和密度损失率定量表征了混凝土结构损伤程度;通过开展单轴压缩实验对热-冷作用对其力学行为的变化规律进行了研究;最后进行XRD衍射实验和SEM扫描电子显微镜对混凝土的成分与微观结构进行探测.实验结果表明:在火灾热-冷作用下,...     

不同pH值下含铁矿物对硫酸侵蚀混凝土的影响研究

硫酸侵蚀为混凝土耐久性损伤的一个重要方面.在硫酸盐侵蚀过程中,含铁矿物等侵蚀产物不断形成,导致混凝土材料形成不同程度的腐蚀.为研究不同pH值环境下含铁矿物对混凝土结构腐蚀的影响,在实验室配置了pH值为2.0、3.0和4.0的稀硫酸溶液,结合不同洗刷作用方式来模拟酸雨环境,采用室内长期浸泡试验方法对混凝土试件进行不同程度...     

混凝土箱梁水化热温度损伤安全评价模型研究

目前混凝土箱梁0#块在施工过程中出现水化热温度冲击和裂缝现象,严重影响混凝土箱梁结构早期强度的形成以及结构的安全性能.综合考虑混凝土水化热温度荷载和弹模的时变效应,给出时域损伤函数;根据变权分析原理,确定敏感损伤和累积损伤,建立混凝土水化热温度损伤安全评价模型;对混凝土箱梁0#块水化热温度损伤进行三维数值仿真,总结水化热温度损伤时变效应规律,对早期含水化热温度损伤参数的混凝土箱梁结构安全性能进行分析评价.结果表明:混凝土水化热反应速率、水化热温差峰值与损伤速率敏感度、累积损伤敏感度同步.温差峰值过大、水化热反应速率过快,敏感损伤度和累积损伤度增大,安全指标降低,易形成温冲,产生裂缝,导致整体破坏.通过时域损伤函数和安全评价模型可及时分析计算混凝土箱梁0#块的安全指标,指导混凝土箱梁0#块安全施工.     

民机结构涂层腐蚀维修间隔的确定方法

为量化民机结构防护涂层腐蚀失效对飞机结构维修间隔制定的影响,合理制定民机维修方案,针对环境损伤条件下的飞机连接结构(外露腐蚀关键件)防护涂层体系,综合考虑防护涂层体系损伤的特点,提出利用模糊综合方法评估腐蚀损伤等级以量化损伤程度,与地面停放时间进行关联,建立了民机结构涂层腐蚀维修间隔评估模型.在模型中提出了单项指标的等级区间划分方法,确定了评判因素集合,利用G1法求解各单项指标的权重,运用岭形分布隶属函数来确定评判矩阵,将权重与评判矩阵进行线性结合求解多因子包容方程,确定涂层腐蚀维修间隔.通过实例进行模型验证,确定的维修间隔与工程文件一致,符合腐蚀动力学规律,表明了模型的有效性.模型可为民机外露关键件的涂层有效性检验、涂层腐蚀维修间隔的确定提供参考,具有很好的工程应用价值.     

火灾中既有地铁车站混凝土结构温度分布的变化

为了研究既有地铁车站发生火灾时,其混凝土主体结构中温度的变化情况,以某地铁站主体结构为对象,使用FLAC3D对该地铁站进行了模拟,构建了火源产生的除混凝土结构外的热对流和热辐射叠加温度场.根据温度不同材料性质不同的现象,在模拟过程中随温度升高实时调整材料参数,使模拟结果更加准确.模拟了从4℃到1000℃期间的3个设定位置火源使结构温度场的变化.结果表明:在定量角度,车站各部分温度变化与火源温度变化存在一定的数值关系;定性得到,结构越连续,空间刚度越大,热能在车站混凝土结构中传播越快,温度分布越均匀.对该地铁站提出了一些应重点防护的位置.     

材料和结构的损伤与安全性

本文介绍了材料和结构损伤与安全性的研究进展.首先从损伤所造成危害的严重性来说明研究材料和结构损伤的重要性,介绍目前材料和构件损伤问题研究所遇到的现状.进一步对材料和结构损伤做了归纳,并介绍了几种典型损伤的研究方法,以及损伤程度对结构安全性的影响.最后指出了材料和结构损伤及安全性研究发展趋势.     

大断面盾构隧道混凝土构件的耐火试验研究

研究了大断面盾构隧道混凝土构件在火灾条件下的温度变化规律.根据汕头市苏埃通道工程的实际结构,通过立式火灾试验炉及卧式火灾试验炉,对盾构隧道的管片接缝、衬砌牛腿及排烟道顶隔板进行了耐火试验.试验中采用RABT升温曲线,测量了盾构隧道不同混凝土构件在耐火试验中的温度-时间分布曲线.结果表明:管片接缝的温度随管片缝隙宽度减小而降低,管片缝隙宽度越小,在火灾中受到的影响越小;在衬砌牛腿耐火试验中,衬砌牛腿植筋处的温度较低,而靠近火源的混凝土表面的测点温度较高,受火面的混凝土出现了局部损伤,需对牛腿结构受火面进行防火保护;在顶隔板耐火试验中,顶隔板内部温度沿厚度方向呈非均匀分布,靠近受火面的温度高,上部区域温度与中部区域温度相差不大,受火面侧已经有部分厚度的混凝土受到局部的损伤.研究结果可为盾构隧道结构设计优化和其他类似工程提供参考.     

活性粉末混凝土双向拉压强度试验研究

活性粉末混凝土具有超高强度、高韧性、高耐久性及高温度适应性等特点,为一种新型的混凝土材料。通过科学的方法建立一套处于平面应力状态的活性粉末混凝土构件(如受弯构件的弯剪段)的安全设计,双向拉压应力状态下的强度准则是必需的。采用15个“8”字形试件,选取了5个不同拉压应力比工况,进行了强度试验,其试验结果表明不同拉压应力比工况的试件,其破坏形态均为拉断型破坏;随着拉应力的增大,活性粉末混凝土的抗压强度随之减小。依据试验结果,建立了活性粉末混凝土双向拉压应力状态下的实用强度准则,对于处于平面应力状态的活性粉末混凝土构件的安全设计具有较强的实用价值。     

基于混凝土循环剥落的隧道火灾损伤数值模型研究

为研究混凝土高温剥落对隧道衬砌火灾损伤的影响,在现有隧道结构非线性瞬态热—力耦合有限元模型基础上,提出1种在火灾高温条件下混凝土发生剥落的循环算法,以模拟火灾下衬砌结构截面面积的损失,并引入混凝土临界剥落温度的概念,得出基于混凝土循环剥落的隧道衬砌火灾损伤数值模型建立流程。利用该模型对某隧道衬砌结构进行火灾损伤模拟,并与试验结果进行对比验证。结果表明:火灾下隧道混凝土衬砌结构内逐渐增大的热应力是导致普通混凝土高温剥落的主要原因;可将衬砌受火面是否达到临界剥落温度作为隧道发生高温剥落的充分条件进行火灾损伤分析;模型求解所得的数值模拟结果与现场火灾试验数据基本吻合,验证了其可行性;混凝土高温剥落与否对衬砌结构等效温度应力有较大影响,在隧道衬砌结构抗火性能分析过程中应尽量考虑混凝土高温剥落造成的影响。     

钢网壳抗火非线性有限元分析

通过两种方式研究钢网壳的抗火性能,其一是对火的分析及单个构件的抗火力学性能分析;其二是对钢网壳结构进行抗火分析,以结构具有一定的抗火时间为标准,通过模拟预测实际火灾特性和结构的非线性有限元分析,求得直到倒塌时的结构抗火全过程响应,从而确定结构的抗火性能及临界温度。并通过一个实际的算例进行了结构的倒塌分析,得到了一些结论,从而对其实际抗火能力有一个理性的了解和认识,为经济、科学的结构综合防火设计提供理论依据。     

Numerical investigation into dynamic responses of RC columns subjected for fire and blast

Structures may be exposed to fire and blast due to accidents (i.e. explosion of flammable gas in industrial structures) or terrorist attacks during the service life. Performances of RC structures subjected to extreme conditions of fire and blast, thus, have drawn much attention from academia. In this paper, the coupling effect of high temperature and high strain rate in concrete was firstly studied based on the experimental data to improve the damage plasticity concrete model in ABAQUS. Secondly, the transient heat transfer effects in different fire scenarios and following fire resistances of RC columns with constant axial forces were numerically investigated on the basis of the improved concrete model, which are validated by the corresponding test data, and the residual axial loading capacity of RC columns was quantitatively calculated. By incorporating the different merits of implicit algorithm applied to heat transfer analyses and explicit algorithm usually used in blast analyses, a numerical approach to analyze the responses of RC columns subjected to the coupling loadings of fire and blast was finally developed. Mid-span displacements and damage of the RC columns subjected to fire and explosions were quantitatively calculated and discussed. The proposed approach was demonstrated to be effective in predicting the responses of RC structures subjected to coupling loadings of fire and blast.     

火灾中硅酸盐水泥制品的膨胀爆炸与开裂

本文介绍了四川消防科研所自1972年以来开展的钢筋混凝土建筑构件和建筑材料耐火性能研究工作中关于硅酸盐水泥制品在火灾温度条件下膨胀、爆炸与开裂方面的实验研究情况。通过对有关各类以硅酸盐为重要成分的建筑构件和制品的反复试验研究与理论分析，初步掌握了一定程度的膨胀、爆炸以及开裂的物理、化学变化特征。着重指出了应用于建筑中的硅酸盐水泥制品－诸如混凝土构建或装修板材之类，它们的这些特性对建筑物的防火、灭火都有很大的威胁，应该对其产生的根本原因和预防对策进行更加深入的研究，以避免因制品的破坏而导致火灾蔓延和减少消防人员在扑救火灾过程中所造成的不必要的伤亡。     

基于超声脉冲法的火灾损伤后混凝土裂纹深度检测

检测或诊断裂纹深度是火灾后混凝土结构受损综合评判的重要依据。开发一种专用的火灾后混凝土裂纹深度检测仪器,是一项填补国内该领域空白的重要研究课题。在研讨和分析超声脉冲法检测混凝土表面损伤裂纹深度的单面平测法、逐层穿透法和损伤层厚度判定3种测试方法的基础上,笔者设计开发了一种超声测试诊断仪,采用高精度计时电路、传感器驱动电路和自动增益电路,提高了仪器计时精度和抗干扰性。经对多组火灾损伤后的结构混凝土试件的测试,获取了6组共60个声时数据,用给出的方法进行了计算,得出的裂纹深度值与观察结果能较好地吻合。理论与实测表明,提出的裂纹检测方法和开发出的测试仪器具有实用性。     

钢管混凝土柱耐火性能和抗火设计的特点

简要论述了按ISO－834和GS9978－88规定的标准升温曲线升温作用下钢管混凝土柱耐火性能的特点,分析了影响钢管混凝土柱耐火极限的因素,说明了由于钢管和混凝土的共同工作且核心混凝土具有较好的吸热性能,从而使钢管混凝土柱具有较好的耐火性能。在进行钢管钢混凝土柱的抗火设计时,柱子外围只需进行适当的防火涂料保护,即可达到《高层用民建筑设计防火规范（GB50045－95）》对柱结构所要求的耐火极限。《高层用民建筑设计防火规范（GB50045－95）》中对钢结构柱防火保护层厚度的确定方法不适合于钢管混凝土。     

Does your facility have a dust problem: Methods for evaluating dust explosion hazards

The hazards of dust explosions prevailing in plants are dependent on a large variety of factors that include process parameters, such as pressure, temperature and flow characteristics, as well as equipment properties, such as geometry layout, the presence of moving elements, dust explosion characteristics and mitigating measures. A good dust explosion risk assessment is a thorough method involving the identification of all hazards, their probability of occurrence and the severity of potential consequences. The consequences of dust explosions are described as consequences for personnel and equipment, taking into account consequences of both primary and secondary events.While certain standards cover all the basic elements of explosion prevention and protection, systematic risk assessments and area classifications are obligatory in Europe, as required by EU ATEX and Seveso II directives. In the United States, NFPA 654 requires that the design of the fire and explosion safety provisions shall be based on a process hazard analysis of the facility, process, and the associated fire or explosion hazards. In this paper, we will demonstrate how applying such techniques as SCRAM (short-cut risk analysis method) can help identify potentially hazardous conditions and provide valuable assistance in reducing high-risk areas. The likelihood of a dust explosion is based on the ignition probability and the probability of flammable dust clouds arising. While all possible ignition sources are reviewed, the most important ones include open flames, mechanical sparks, hot surfaces, electric equipment, smoldering combustion (self-ignition) and electrostatic sparks and discharges. The probability of dust clouds arising is closely related to both process and dust dispersion properties.Factors determining the consequences of dust explosions include how frequently personnel are present, the equipment strength, implemented consequence-reducing measures and housekeeping, as risk assessment techniques demonstrate the importance of good housekeeping especially due to the enormous consequences of secondary dust explosions (despite their relatively low probability). The ignitibility and explosibility of the potential dust clouds also play a crucial role in determining the overall risk.Classes describe both the likelihood of dust explosions and their consequences, ranging from low probabilities and limited local damage, to high probability of occurrence and catastrophic damage. Acceptance criteria are determined based on the likelihood and consequence of the events. The risk assessment techniques also allow for choosing adequate risk reducing measures: both preventive and protective. Techniques for mitigating identified explosions risks include the following: bursting disks and quenching tubes, explosion suppression systems, explosion isolating systems, inerting techniques and temperature control. Advanced CFD tools (DESC) can be used to not only assess dust explosion hazards, but also provide valuable insight into protective measures, including suppression and venting.     

钢筋混凝土梁在火侵袭下的反应分析

结构物在大火侵袭下，结构内部温度和结构挠度、内力将随时间发生不断变化，这种变化极为复杂。本文在试验研究的基础上，采用非线性有限元法，着重研究钢筋混凝土梁在火侵袭作用下其温度和挠度的反应，提出了一种理论分析方法，编制了计算机程序，对钢筋混凝土梁的温度、挠度和内力的反应进行了计算，并得到试验结果的验证。     

池火特性参数计算及其热辐射危害评价

可燃性油品池火的火焰及其产生的热辐射 ,可能导致周围人员伤亡或设备设施损坏。笔者介绍了油品池火的质量燃烧速率、火焰长度、火焰倾角及火焰后拖量等特性参数的计算方法 ,提出了池火热辐射强度的预测模型 ,给出了热辐射伤害 /破坏准则 ,并进行了模拟计算和评价。