后热模型,在高强度纤维混凝土

文摘

HSC通常患有低刚度和接触高温后应变能力差。高强度限制纤维混凝土(HSCFC)是用于工业结构和其他高层建筑可能会受到高温期间操作或意外火灾。适当的了解高温对HSCFC的应力-应变关系的影响结构安全的评估是必要的。进一步的应力-应变模型HSCFC暴露于高温后稀缺在文学。实验结果用于生成完整的应力-应变曲线HSCFC在暴露于高温压缩。混凝土混合的变化是通过不同类型的纤维,纤维体积分数,从环境和温度的接触到800°C。约束的程度在所有的标本保持不变。比较不同模型的评估高强约束混凝土也在不同的温度模型的准确性。拟议的经验约束混凝土应力-应变方程既适用于高强度和暴露于高温后HSCFC压缩。预测是在良好的协议,与实验结果符合。

1。介绍

众所周知,高强度混凝土的高负荷能力通常是伴随着更多的脆性行为;然而,这个属性可以通过合并以理性的方式补偿横向钢筋的极限有或没有纤维(1- - - - - -6]。的概念,使用合适的随机分布的离散的组合与名义的横向钢纤维在文献中讨论缓解高的要求的约束高强混凝土柱的塑性铰区7,8]。纤维增强高强约束混凝土变得非常流行在最近几十年由于出色的抗地震特征,如高延性和强度提高。结果,大量实验研究近年来进行了检查强度、极限应变,postpeak约束混凝土应力纤维增强高强度的关系在环境温度9- - - - - -13]。虽然钢筋混凝土结构通常被认为是抗火,但这些结构元素的防火性能必须被理解之前使用的信心。先前的调查表明,高强混凝土元素容易热剥落,失去力量,和机械性能退化进行快速加热时温度上升(14- - - - - -17]。钢铁和聚丙烯纤维的使用已经被大多数研究者建议,以减少和消除热剥落的风险并提高残余力学性能在高温高强度混凝土。将聚丙烯纤维混凝土需要受益于孔隙度通过融化产生的纤维和产生一个更好的残余毛细管孔隙结构。此外,钢纤维的加入可以改善混凝土的抗拉强度控制裂缝的形成和传播,因此潜在的改善混凝土的残余性能在暴露于高温(17- - - - - -25]。约束混凝土的残余应力-应变响应应该预测混凝土结构的postfire条件。因此,残余应力-应变模型的知识局限在纤维增强高强度混凝土成为重要的结构用混凝土等。在文献中有许多实证模型预测的应力-应变曲线在平原和纤维增强高强混凝土在室温下(7- - - - - -13]。然而,同样不能应用由于残留在纤维增强高强混凝土的抗压强度降低和紧张后大大增加暴露在高温(17,18]。因此,可用约束模型开发环境室温条件下会高估了力量和低估了菌株应用于加热在纤维增强高强度混凝土。约束混凝土的应力-应变模型上的公布的数据列暴露于高温稀缺。我们所知,只有三个模型已经发展在过去估计热约束混凝土的抗压应力-应变曲线(17,26- - - - - -30.]。现有文献的评论也表明,没有应力-应变模型提出过去估计postfire残留在纤维高强混凝土的行为。针对这一点,提出合适的应力-应变模型,适用于圆形封闭高强混凝土和纤维增强高强约束混凝土在暴露于高温或后热条件不同的温度。

2。试验研究

实验证据105压缩高强度钢筋混凝土圆形柱在通过横向钢和无纤维暴露在高温后选择研究约束混凝土的残余应力-应变关系。总结之前的实验工作细节的标本和变量被认为是在桌子上1。一个实验进行了调查17,18),它已经发现,明显影响的变量限制混凝土在高温下的行为。测试表明,剩余postfire限制纤维增强混凝土的强度和应变能力都优于同类局限nonfibre混凝土。

3所示。模型比较

实验结果CBH系列高强度的限制暴露于高温后混凝土(17)被用于验证其中最好的模型(29日,30.]。模型的预测与实验结果的17),而理论模型的3,4呈现在图1(一)。有几个型号在文学代表约束混凝土的应力-应变行为在环境温度。在这两个模型是曼德et al。(4)模式,另一个是斯科特et al。(3由()模式,修改30.),在高温压力测试。在我们的研究中这些修改模型(30.)被称为模型1和模型2。模型3最初提出的(29日),广场的实验结果的基础上高强度混凝土在列在暴露于高温残留检测方法。

现有的分析模型(30.)同意以较低的温度与实验观测但大幅偏离了实验结果,当温度增加。然而,这两个结果偏离广泛从实验结果随着温度的增加。这些模型有效性的混凝土强度有限,部分几何、横向钢筋和测试条件。的模型30.)仅适用于约束混凝土在加热条件,不能用于预测约束混凝土的postfire残留行为。此外,残余应力-应变模型的29日)是开发使用方棱镜的测试数据在高温高强度混凝土。因此,该模型可能并不适用于环形约束高强混凝土柱。相似,两者都是校准基于封面剥落的测试数据没有解决,整个部分包括封面的贡献被认为是而不是只占约束混凝土的贡献。因此,这些模型没有提供确切的行为在高强度混凝土圆形柱在不同的温度下。进一步,由于实验数据的不可用约束混凝土在高温或暴露在高温、高变异性存在于postpeak应力和应变的预测在不同温度要求额外的实验结果进一步证明模型的适用性。然而,它可以观察到,接下来的模型预测实验结果。该模型提供了更好的结果比之前的模型。

4所示。剩余为约束混凝土应力-应变模型

的测试结果17,18),表明在平原的残余应力-应变特性和纤维增强高强度混凝土依靠侧围钢的特点,纤维的性质,和温度的接触。侧围钢铁和温度的影响考虑通过定义一个无量纲参数,在那里,是有效的侧围压在高峰限制压力约束混凝土加热。参数被指定为约束指数加热横向的钢筋,在哪里是由。以下是计算的表达式和加热密闭混凝土: 在哪里清晰的间距的关系,是核心部分,纵向配筋率是核心直径周边的领带,是体积比围系钢,是封闭的残余屈服强度钢筋加热到温度T°C。在外侧的情况下在高强度混凝土标本的纤维,这是观察到的实验数据,添加纤维倾向于进一步提高混凝土的强度和可变形性比横向钢筋的情况下独自一人。因此,该模型的各种参数已经加强相关指数,RI,纤维的考虑在HSC引入纤维混合的影响,加强指数RI。实验结果表明,该钢和聚丙烯纤维影响约束混凝土的应力-应变行为不同。因此,各种参数校准方面的钢纤维的增强指数和聚丙烯纤维将个人的影响,进行多元回归分析。

这里提出的应力-应变模型被定义的承压强度,相应的应变,postpeak应变,。总体的分析测试数据从目前研究表明,纤维的包容,尤其是钢纤维混凝土导致在HSC斜截面强度和变形性能的改进并提供间接约束混凝土。而约束的影响由于横向钢筋和温度的影响可以合并约束指数,纤维的间接约束是通过定义一个等价的指数纤维,参数代表提供的间接侧围压纤维。参数已经相关经验增强纤维和温度指数的风险。基于测试数据的观察,它是合理的假设任何纤维的强度增强的贡献应当不同于应变能力。因此,人们提出了不同的表情在推导方程的参数应力-应变曲线。以下为剩余最大承压应力方程,相应的应变,postpeak应变,推导出,进行多元回归分析:(1)表达式限制峰值压力: (2)限制峰值应变的表达式: (3)表现为应变峰值的50%限制压力降: 在系数(MPa),(MPa)和(MPa)量化外侧围压由钢纤维对残余承压强度,相应的应变,postpeak应变,,分别。他们定义如下: 数据2(一个)- - - - - -2 (c)比较实验结果与模型预测从上面的表达式。升的应力-应变曲线是基于最初提出的关系(31日),后来被12,32- - - - - -34]预测上升部分约束混凝土的环境条件。在提出的模型中,同样的表情已经修改预测提升分支加热约束混凝土的应力-应变曲线。此外,考试的测试曲线表明,残余应力-应变曲线的平原和纤维增强在高强度混凝土可以通过以下表达式正确预测。可以看出,分析预测与测试值有很好的一致性。 在哪里 是加热的初始切线弹性模量在平原和纤维高强混凝土计算吗 在哪里是在HSC的初始切线弹性模量在环境温度。降是由分支 在哪里和是控制一般的斜率和曲率的系数降支,分别。的表达式和是由 尽管上述方程也提出相同的基本形式(12,33,34),在环境温度为约束混凝土,系数一直在调整当前的测试数据,以便正确预测的postpeak部分残余应力-应变曲线的约束混凝土暴露在温度升高。提出了以下表达式:

5。验证所提出的模型

通过重新定义不同的参数(1)- (11)的形状的变化后热纤维约束混凝土的应力-应变曲线和不同温度下可以考虑。然而,为了验证该模型的有效性,数字1(一)- - - - - -1 (f)显示的比较分析应力-应变曲线与实验应力-应变曲线的标本。它可以观察到,预测和实验应力-应变曲线之间的协议是非常合理的。

6。结论

分析模型的混凝土约束直线钢筋在不同接触温度提出了不同的研究人员进行了研究。这三个模型应用于高强约束混凝土CBH系列的标本。但是没有模型提供最准确的预测高强度的应力-应变曲线在环形柱在不同的温度。因此,一个模型代表postfire行为约束混凝土高强度和高强度纤维提出了钢筋在混凝土。从这一工作得出了以下的结论。提出的模型(29日),剩余的测试方法,30.),对于压力测试方法,低估了在高强度混凝土的残余抗压强度在高温下所有的标本。因此,完全缺乏协议之间的应力-应变行为发现实验和分析结果。然而,有限的工作报告;因此,额外的实验测试结果在不同温度下是需要调查的角色约束混凝土的抗压强度,几何形状,测试方法和模型的有效性。此外,该模型能够生成一个完整的残余压缩应力-应变曲线约束混凝土高强度和高强度纤维增强限制暴露于高温后混凝土。良好之间的协议是观察提出了残余应力-应变曲线经验公式和实验结果在所有标本在不同的温度下。

符号

:	横截面积的混凝土柱试件部分
:	核心混凝土的横截面积列标本
:	约束混凝土的应力-应变曲线下的面积
:	无侧限混凝土的应力-应变曲线下的面积
:	柱截面的总面积
:	纵向钢筋的总截面面积
:	领带夹的横截面积
:	内径中心距参数的领带
:	温差标本的表面和中心
:	杨氏模量的钢棒在环境温度
:	弹性模量的钢棒暴露于高温
:	约束混凝土的初始切线弹性模量
:	激烈的约束混凝土的初始切线弹性模量
:	应力-应变曲线上的任何应力值
:	标准的素混凝土圆柱体抗压强度测试的日子
:	约束混凝土的峰值应力
:	无侧限抗压强度的混凝土
:	压力在混凝土应力-应变曲线的拐点
:	名义平均侧围压作用于核心混凝土
:	有效的侧围压在高峰限制压力
:	有效的侧围压作用于接触高温后混凝土核心
:	名义上的侧围压在激烈的混凝土
:	侧围钢的屈服强度
:	纵向钢筋的屈服强度
:	剩余的钢筋屈服强度后暴露于高温
:	监禁有效性系数
:	混凝土峰值载荷的载荷应变曲线扣除钢的贡献
:	约束混凝土峰值负载
:	最大总应用限制混凝土柱试件上的负载
:	理论同心标本的能力
:	总混凝土面积力
:	核心混凝土面积力
:	中心距间距的关系
:	清晰的间距的关系
:	暴露温度(°C)
:	应力-应变曲线上任何应变值
:	相对应的轴向应变
:	轴向应变对应的压力,,标准的普通混凝土缸
:	轴向应变的负载下降到50%的约束混凝土峰值负载
:	轴向应变的负载下降到85%的约束混凝土峰值负载
:	轴向应变峰值限制负载
:	应变峰值负载的无侧限混凝土试件在环境温度
:	应变峰值负载的无侧限混凝土试样暴露于高温
:	纵向配筋率的核心部分
:	体积比纵向钢
:	体积比横向加固。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

引用

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