火災下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)熱彈塑性分析.pdf

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗火性能研究一直是固體力學和結(jié)構(gòu)工程領域的重要課題之一。由于受到試驗設備和試驗規(guī)模的限制,對于整體結(jié)構(gòu)來說目前主要依靠有限元計算來進行模擬分析。在火災高溫和外部荷載的作用下,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生劇烈的內(nèi)力重分布,變形情況也非常復雜。因此鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗火性能的研究正日益成為學術界和工程界需要解決的一個難題。
　　 本文在國內(nèi)外鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗火研究成果的基礎上,對鋼筋和混凝土材料的高溫力學性能進行了理論研究,并對鋼

2、筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗火性能進行了非線性有限元計算,主要研究內(nèi)容如下:
　　 1比較系統(tǒng)的歸納和總結(jié)了國內(nèi)外關于鋼筋和混凝土熱工性能和高溫力學性能的理論和試驗研究成果,為進行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的熱分析和結(jié)構(gòu)分析提供了良好的基礎。
　　 2以傳熱學理論為基礎采用虛功原理給出了鋼筋混凝土構(gòu)件截面溫度場的有限元迭代方程,編制了構(gòu)件截面溫度場分析程序,并對鋼筋混凝土構(gòu)件截面溫度場進行了數(shù)值計算,計算結(jié)果得到了其他研究學者試驗結(jié)果的驗證。討

3、論了構(gòu)件截面尺寸、受火方式和受火時間等因素對溫度分布情況的影響。
　　 3根據(jù)非線性彈性理論和熱彈塑性理論,給出了考慮材料徐變性能的一般熱彈塑性本構(gòu)方程,采用不同的屈服法則推導得出了鋼筋和混凝土的熱彈塑性徐變問題的增量本構(gòu)方程。采用完全隱式的Euler向后積分法編制了非線性程序?qū)Φ玫降匿摻罨炷翢釓椝苄员緲?gòu)方程進行了數(shù)值模擬,計算結(jié)果得到了試驗結(jié)果的驗證,為進行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在高溫作用下的抗火性能分析提供了理論依據(jù)。
　　

4、 4采用鋼筋桿組合單元對鋼筋混凝土連續(xù)梁進行了劃分,根據(jù)給出的剛度矩陣對火災和集中荷載作用下兩跨鋼筋混凝土連續(xù)梁進行了熱彈塑性非線性數(shù)值求解,并給出了跨中撓度隨溫度的變化值。基于鋼筋混凝土梁截面平衡條件提出了一種雙筋矩形截面梁在火災高溫作用下的截面抗彎剛度計算方法,根據(jù)力學原理和材料高溫特性對恒載升溫條件下的鋼筋混凝土兩跨連續(xù)梁的內(nèi)力重分布和變形全過程進行了彈塑性分析。
　　 5基于完全拉格朗日格式建立了考慮材料與幾何雙重非線