型钢活性粉末混凝土组合柱耐火性能研究

Steel Reactive Power Concrete Columns (SRPCC) is used widely for its excellent performance, but its fire resistance should be studied.Firstly, the bond performance of steel and RPC will be studied under high temperature by considering the impact of different contact surfaces, steel types and concrete types, and the influencing factors of the performance of the bond between steel and RPC is achieved under high temperatures. It provides for numerical analysis of the bond-slip model.Secondly,the fire tests of SRPCC with axial force, length, section size and other parameters will be finished. Status of the load and fire, failure characteristics and fire resistance can be shown in the tests, and import of the parameters such as axial force, length, on the bearing capacity can be got by the analysis of the result.Finally,Based on experiment results and basics theories, a high performance computing platform for structural mechanical performance will be set up using a nonlinear finite element computation model of the SRPCC structure. Many cases with multi-parameters can be simulated in the computing platform to show the distribution of the redistribution of internal force and damage mechanism of SRPCC in fire (high temperature). And traditional calculation models can be simplified and some suggestion can be proposed,which is a good basement engineering.

活性粉末混凝土以其优异性能而得到日益广泛的应用，而其高温下抗火性能有待研究。本项目首先考虑不同接触面、钢材种类和混凝土种类的影响，进行高温下型钢与外包活性粉末混凝土之间粘结性能的试验研究，探讨高温对型钢和外包活性粉末混凝土之间粘结性能的影响，并提供可供数值分析的粘结滑移模型；其次考虑轴压比、计算长度和截面尺寸等参数的影响，进行型钢活性粉末混凝土组合柱在荷载与火灾作用下的耐火试验，研究其在荷载与火灾共同作用下的工作状态、耐火极限和破坏特征，探讨各参数对模型耐火性能的影响机理。最后基于试验结果和基本理论，提出型钢活性粉末混凝土组合柱非线性有限元计算模型，构建该新型结构力学性能的高效计算平台，进行多参数多工况数值计算，揭示型钢活性粉末混凝土组合柱内力变化规律和火灾损伤机理，并提出简化计算公式和具体设计建议。为工程实践提供理论依据和指导原则。

在降低资源消耗、减少环境污染、符合可持续发展战略的前提下,研究开发新型超性能材料己是大势所趋。活性粉末混凝土因具有优越的力学性能，良好的耐久性能和良好经济与社会效益而在实际工程中得到大量应用。项目主要针对型钢活性粉末混凝土组合柱进行了系列常温下、火灾作用下和火灾作用后的试验研究和理论分析。.一是进行了常温下和火灾中型钢与活性粉末混凝土粘结滑移性能的试验研究。分析了不同温度下型钢与活性粉末混凝土粘结强度的变化规律，得到了保护层厚度、锚固长度、不同粘结部位、含钢率和配箍率等因素对型钢活性粉末混凝土粘结性能的影响，推导了平均粘结强度的计算公式。.二是进行了常温下型钢活性粉末混凝土柱力学性能的试验研究。分析了柱的裂缝分布形态及破坏模式，得到了极限承载力、极限位移和荷载位移曲线的变化规律。研究了不同影响因素对型钢活性粉末混凝土柱力学性能的影响规律，建立了型钢粉末混凝土混凝土柱承载性能的计算公式。.四是进行了在恒载作用下型钢活性粉末混凝土柱耐火性能的试验研究。得到了温度场分布规律、热力耦合作用下的裂缝开展与分布规律、试件的变形性态、耐火极限和破坏模式等变化规律，得到了轴压比、偏心距、加载角、保护层厚度和配筋率等参数下型钢活性粉末混凝土柱的耐火行为和损伤机理。.五是进行了高温后型钢活性粉末混凝土柱残余承载性能的试验研究。分析了在竖向荷载作用下柱的开裂与变形特征、承载能力变化特点和破坏模式；研究了经历不同升温时间及受力形式对承载性能劣化程度的影响规律；探讨了高温作用后型钢活性粉末混凝土柱的承载性能和劣化机理。.六是建立合理的理论分析模型，研究了几何参数、物理参数和荷载参数等因素对型钢活性粉末混凝土柱耐火性能的影响规律。研究了在高温和荷载共同作用下型钢活性粉末混凝土柱的非线性有限元全过程分析方法和耐火极限计算方法。在试验研究和理论分析的基础上，对型钢活性粉末混凝土柱的抗火设计提出了建议。