預應力軸心受力鋼構(gòu)件抗火性能

預應力軸心受力構(gòu)件是預應力鋼結(jié)構(gòu)的重要組成部分?；馂淖饔孟?，預應力對軸心受力構(gòu)件的抗火性能是預應力結(jié)構(gòu)抗火設計的核心問題。項目以火災高溫下預應力軸心受拉和軸心受壓構(gòu)件的抗火性能為研究對象，在進行預應力材料高溫本構(gòu)關系和蠕變試驗基礎上，采用理論分析、試驗研究和數(shù)值分析手段進行了預應力鋼構(gòu)件在火災下的力學性能研究。通過預應力鋼絞線火災下的蠕變試驗，提出了工程中1860級鋼絞線的蠕變模型。另外，進行了預應力軸心受力鋼構(gòu)件在火災作用下的試驗，研究了火災中的預應力剛性構(gòu)件及索的內(nèi)力、軸向剛度隨時間的變化規(guī)律、破壞形態(tài)及臨界溫度，同時對理論分析和數(shù)值計算方法的可靠性進行驗證。在此基礎上，通過參數(shù)分析，確定了影響預應力鋼構(gòu)件高溫抗火性能的主要因素。明確了預應力軸心鋼構(gòu)件火災高溫下的內(nèi)力變化、剛度變化及破壞的形成機制。通過理論分析、數(shù)值計算建立了預應力構(gòu)件火災高溫下計算模型和承載力驗算方法。在全面分析和研究基礎上，提出了預應力鋼構(gòu)件抗火設計的實用設計方法。 2100433B

預應力軸心受力構(gòu)件是預應力鋼結(jié)構(gòu)的重要組成部分?；馂淖饔孟?，預應力對軸心受力構(gòu)件的抗火性能產(chǎn)生怎樣影響，是預應力結(jié)構(gòu)抗火設計的核心問題。項目以火災高溫下預應力軸心受拉和軸心受壓構(gòu)件的抗火性能為研究對象，在進行預應力材料高溫本構(gòu)關系和蠕變試驗基礎上，采用理論分析、試驗研究和數(shù)值分析手段進行預應力鋼構(gòu)件在火災下的力學性能研究。輔以典型預應力軸心受力鋼構(gòu)件在火災作用下的試驗，研究火災中的預應力剛性構(gòu)件及索的內(nèi)力、軸向剛度隨時間的變化規(guī)律、破壞形態(tài)及臨界溫度，同時對理論分析和數(shù)值計算方法的可靠性進行驗證。在此基礎上，通過參數(shù)分析，甄別影響預應力鋼構(gòu)件高溫抗火性能的主要因素。探索預應力軸心鋼構(gòu)件火災高溫下的內(nèi)力變化、剛度變化及破壞的形成機制。通過理論分析、數(shù)值計算建立預應力構(gòu)件火災高溫下計算模型和承載力驗算方法。研究成果有助于加深預應力鋼構(gòu)件火災下的性能的認識，促進預應力鋼構(gòu)件在工程中的應用。

預應力張弦梁結(jié)構(gòu)是由剛性上弦、預應力拉索及腹桿連接形成的混合雜交自平衡結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)受力合理，自重輕，近年來廣泛應用于大跨結(jié)構(gòu)屋蓋體系中。然而，由于結(jié)構(gòu)中存在預應力，拉索錨固節(jié)點鑄體材料熔點低，且高溫下預應力索體強度退化更為嚴重等因素，張弦梁結(jié)構(gòu)抗火性能比普通結(jié)構(gòu)鋼更差。但是，國內(nèi)外對于預應力張弦梁結(jié)構(gòu)抗火研究很少，在工程實踐中按普通鋼結(jié)構(gòu)進行抗火設計，造成極大的安全隱患。本項目通過試驗研究、理論分析，從材料、節(jié)點、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)層次對預應力張弦梁結(jié)構(gòu)抗火關鍵技術問題開展了較為的系統(tǒng)研究：1）對1860MPa級鋼絲進行了高溫熱膨脹系數(shù)試驗研究，揭示了溫度對熱膨脹系數(shù)的影響，建立了高溫熱膨脹系數(shù)擬合公式；2）對1860MPa級鋼絞線、1860MPa級預應力鋼絲等進行了高溫穩(wěn)態(tài)拉伸試驗研究，建立屈服強度、極限強度、彈性模量與溫度之間的關系模型、以及高溫應力-應變本構(gòu)關系模型，給出了抗火設計強度指標取值；3）對預應力索進行了高溫應力損失試驗研究，研究了不同溫度、不同初始應力下的應力損失規(guī)律，提出預應力索高溫應力損失理論算法；4）研究提出了5種預應力索體防火保護方法，并通過標準火災升溫試驗，對方法有效性、可行性進行了驗證；5）對鋼絞線-熱鑄錨錨固節(jié)點進行了耐火性能試驗研究，建立了錨固節(jié)點高溫承載力計算公式；6）對預應力張弦梁進行了抗火試驗，研究了火災全過程中索體內(nèi)力、張弦梁變形、溫度分布隨時間的變化規(guī)律，以及初始預應力水平、荷載比、火災升溫曲線對張弦梁抗火性能的影響，揭示了破壞模式與破壞機理；7）對預應力張弦梁進行了有限元數(shù)值參數(shù)分析，重點研究了初始預應力比、荷載比、受火條件等因素對張弦梁抗火性能的影響；進而提出了預應力張弦梁抗火安全判定準則、抗火承載力實用計算方法以及防火設計方法。本項目研究結(jié)果對預應力張弦梁結(jié)構(gòu)抗火設計具有理論意義和應用價值，對于預應力鋼結(jié)構(gòu)抗火研究也具有參考意義。 2100433B

鄭文忠、侯曉萌、閆凱編寫的《預應力混凝土高溫性能及抗火設計》共分12章，內(nèi)容包括：預應力鋼筋的高溫力學性能；非預應力鋼筋和混凝土的高溫力學性能；截面溫度場計算；預應力混凝土簡支板抗火性能試驗與分析；預應力混凝土簡支梁抗火性能試驗與分析；預應力混凝土連續(xù)板抗火性能試驗與分析；預應力混凝土連續(xù)梁抗火性能試驗與分析；火災下構(gòu)件混凝土爆裂判別與控制；火災下預應力混凝土梁板非線性分析方法；對足尺有粘結(jié)預應力混凝土梁板抗火性能非線性分析；預應力混凝土結(jié)構(gòu)抗火設計方法；預應力混凝土工程火災后結(jié)構(gòu)修復實例。

本書可供從事土木工程專業(yè)的科研、設計和施工人員參考，也可作為高等學校土木工程專業(yè)研究生和高年級本科生的參考用書。

預應力張弦梁結(jié)構(gòu)是工程常用的大跨度結(jié)構(gòu)形式。由于火災下鋼材性能退化和熱膨脹導致拉索預應力嚴重損失、拉索錨固節(jié)點鑄體材料（低熔點鋅銅合金、環(huán)氧樹脂）熔點低等不利因素影響，張弦梁結(jié)構(gòu)抗火性能遠比普通鋼結(jié)構(gòu)差，但目前國內(nèi)外對此研究很少。為此，本項目擬采用試驗和有限元理論、基于極限平衡狀態(tài)的溫度增量迭代分析法相結(jié)合的研究方法，從材料、節(jié)點、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)層次對預應力張弦梁結(jié)構(gòu)抗火關鍵技術問題開展系統(tǒng)研究，揭示火災作用對索體材料力學物理性能、索體錨固節(jié)點受力性能、預應力張弦梁受力性能的影響規(guī)律，建立索體材料的熱膨脹系數(shù)、強度、彈性模量與溫度之間關系模型以及高溫應力-應變本構(gòu)關系模型，建立火災下索體升溫及預拉力損失簡化計算方法、索體錨固節(jié)點防火設計方法、張弦梁抗火承載力實用計算方法，提出預應力張弦梁抗火安全準則，系統(tǒng)地解決預應力張弦梁抗火分析及防火設計問題，為工程設計及規(guī)范編制提供依據(jù)。