混凝土尺寸对结构混凝土耐火性能的影响外文翻译资料

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工程结构99（2015）468-478

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混凝土尺寸对结构混凝土耐火性能的影响

德罗纳杜拉诉雷迪案^a，哈立德·索布汗^a,uArr;，刘理贤^b，小乔迪·杨。^c

^a佛罗里达大西洋大学海洋结构和岩土学工程中心，佛罗里达大西洋大学，博卡拉顿，佛罗里达州33431

^b中国云南省昆明科技大学

^c麦考尔工程公司，佛罗里达州萨拉索塔塔巷6389号，佛罗里达州34240

a r t i c l e i n f o

文章的历史记录：

2014年3月5日收到

2015年3月13日修订版

2015年5月11日验收

关键词：

尺寸效应的防火性能

钢筋混凝土柱

横梁

a b s t r a c t

对钢筋混凝土构件在环境温度下的尺寸效应的研究只包括对其耐火性的尺寸效应的有限研究，整合了热性和结构的相似性。对混凝土圆柱体和未钢筋梁的初步测试表明1 4 ASTME-119的暴露时间。根据佛罗里达大西洋大学的数值和实验分析，对柱和梁建立了以下定量关系：(i)等效的火灾持续时间和样本尺寸；(ii)耐火性和横截面尺寸，(iii)横截面尺寸、混凝土覆盖层厚度和火灾暴露后的荷载能力。相似载荷比下的耐火性随着构件截面尺寸和混凝土覆盖厚度的增加而增加。

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1. 项目简介

尺寸对用混凝土、岩石、冰、陶瓷、复合材料等准脆性材料制成的试样的标称强度有影响[3,4,12]。在准脆性材料的压缩和弯曲失效中，尺寸效应相当明显。对尺寸对名义强度的影响的研究已经成为许多研究人员感兴趣的焦点[4,12]。冈工[10]实验表明，抗压强度随试样尺寸的增大而减小。这种强度减少取决于样本大小的现象被称为“减少现象”，因为在较大样本中固有的更多“缺陷”的统计效应。然而，火灾条件下尺寸对钢筋混凝土构件力学性能的影响很少少。最近的一些相关论文讨论了结构混凝土构件在高温下的本构关系[24,7,6]。火灾测试，特别是全规模测试，对大型复杂结构非常昂贵和耗时，由于尺度效应，小规模实验室测试的值与实际大型结构的值有所不同。本文的主要目标是利用刘开发的数值模型来研究轴向加载的方形钢筋混凝土柱和简支钢筋梁的尺寸对火灾性能的影响[19]。从初步调查中包括

uArr; 通讯作者。

电子邮件地址：dreddy@fau.edu (D. V.Reddy)，ksobhan@fau.edu（K.索布汉恩）。

在直接火灾暴露下的混凝土柱体和非钢筋梁，发现降低截面的防火等级降低（基于海斯勒/格罗ber图进行热相似传热分析），即，1 4 全尺寸样品的暴露时间，基于熔炉内的火灾暴露测试[21].

当前研究包括：(i)参考柱的耐火性作为负载比的数值模拟，基于火灾试验数据；(ii)钢筋混凝土柱/梁的负火能力与横截面尺寸的关系；(iii)钢筋混凝土柱/梁的耐火性与横截面尺寸的关系；(iv)钢筋混凝土柱/梁的耐火性与混凝土覆盖厚度的关系。

1. 研究意义

鉴于频率增加和火灾对基础设施的灾难性影响，最近的事件证明，人为的和自然的，需要对防火防火进行相当重视的结构设计。本项研究结合了热性和结构相似性的综合效应，解决通过实验室测试某些关键结构和材料参数的数值建模和验证，即。横截面尺寸、覆盖层厚度和混凝土性能。其结果将显著影响设计标准，并减少对昂贵和耗时的大规模火灾试验的需求。

http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.05.0150141-0296/copy;2015爱思唯尔有限公司。保留所有权利。

1. 研究方法学

巴赞和项得到了大型结构压缩强度的失效[4] 且其形式如下：

• 1. 初步火灾试验

rnfrac14;C1d—2=5 thorn;C0

eth;2THORN;

根据美国试验和材料试验协会的规定，进行了一系列的火灾试验，以发展对小规模样本的直接火灾暴露时间的经验关系[2]等级为2小时的防火等级。在所有试点试验中都遵循ASTM时间-温度曲线，包括76英寸的试验。6英寸。21英寸。(152.4毫米152.4毫米

times; times; times; times;

混凝土梁和3套6英寸。12英寸。（152.4mm304.8mm）混凝土气瓶直接着火，持续时间为120、60和30min。我们观察到，当小规模的样本暴露在直接火灾中持续2小时时，它们在测试期间和冷却后都会严重恶化。长时间的暴露时间引起了开裂、脱落和内部应力，在整个测试过程中，构件的完整性急剧下降。在冷却过程中，更多的恶化发生到小规模样品无法承受任何载荷的地步。在不同的情况下，一些样品在冷却后完全分解。暴露在火灾中的建筑材料将会使材料性能发生变化，在某些情况下，可能会发生蠕变、分解、脱水和材料损失[20]。当火灾暴露持续时间降至60min（1700°F或927°C）和

times;

times;

30min（1550°F或843°C），对混凝土样品的影响

这并没有那么有害。暴露在30min直接火灾下的样品比暴露在60min下的样品保持完好（基于目视检查）；30min暴露结果见：表1.

• 1. 尺寸对轴向加载钢筋混凝土柱耐火性能的影响
     1. 尺寸效应的理论研究

在固体力学中，尺寸效应被理解为特征结构尺寸对结构标称强度的影响，具有几何相似性。剃须刀片[3] 从尺寸分析和几何尺寸（初始开裂）的相似论证推导出尺寸效应定律，考虑裂纹扩展时的能量平衡如下：

其中，r_N是标称强度，P_u是最大负载，b是试样的厚度， d的值为 其特征 尺寸， f ⁰t是： 的 直接的 混凝土圆筒的抗张强度，d_a是最大的聚合物大小，以及B和k₀是经验常数。r_N不是真正的应力，而是具有应力尺寸的载荷参数。根据赞说

1. ，“d”的定义可以是任意的。柱的深度或半深度、柱的有效长度等。)，因为它不会影响几何上相似的结构。由此产生的尺寸效应

其中，C₁，C₀都是常数。

• • 1. 数值建模
       1. 参考和研究的专栏。使用以下术语：(i)标称负荷能力：计算的负荷能力随火灾暴露而降低（图中示。1）；(ii)设计载荷容量：室温下的标称载荷容量；(iii)参考柱：305mm305mm柱，通过Lie进行火灾测试[15]，还有谎言和伍勒顿[17]；(iv)研究柱：刘测试的研究柱的尺寸[19]范围从300mm300毫米到600mm600毫米(表2）；（五）刘[19]值：这些是参考柱300mm300mm的计算值。

times;

times;

times; times;

考虑长3600mm（12英尺）的柱，方形截面为300mm（12英寸。)，作为参考列。四根直径为19mm（0.75英寸）的纵向钢筋。被使用了(q=1.13%)。钢筋的连接尺寸为8mm（0.3英寸）。关系。主钢筋的规定屈服强度为420MPa（61ksi）。混凝土的抗压强度为35MPa（5000psi），混凝土盖板厚度为30mm（1.18in）。)。所研究的具有不同横截面大小的柱，如表2，具有相同的载荷比、长细比和近似相同的配筋比（1.13-1.27%）。火灾持续时间(t)_r）和负荷能力（P_r)以火灾条件下的参考列作为参考值。

由刘进行的参数化研究[19] 表示：

离散强度（f⁰cfrac14;30-50MPa或4000-7000psi）钢筋比（q=1-4.5%），含水量（0-3%按重量计）

图中示。1.ᾏ火灾期间参考柱的标称负荷能力。

表1

火灾暴露前后的材料和结构特性。混合比例：1（I型水泥）：1.68（硅砂）：2.58（3/8英寸。珍珠）：0.48（水）。