腋角高度30_mm装配式管...模型火灾作用下结构反应研究_王成银.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月吉 林 建 筑 大 学 学 报 收稿日期:基金项目:吉林省科技厅重点研发项目();国家应急管理厅安全事故预防科技专项(吉林 )作者简介:王成银(),男,江苏省扬州市人,硕士研究生 通讯作者:杨艳敏,女,吉林省长春市人,教授,硕士 :腋角高度 装配式管廊模型火灾作用下结构反应研究王成银,杨艳敏,范鑫阳,唐雪梅,刘向东,田 勇 吉林建筑大学 土木工程学院,长春 吉林省建筑科学研究设计院,长春 摘要:为研究装配式管廊火灾下结构反应,设计制作一个腋角高度 装配式单节管廊模型,通过热力耦合试验,分析管廊模型火灾全过程破坏形态及结构位移反应 研究结果表明:常温加载至设计值 时,结构未
2、出现裂缝;恒载持续升温产生大量裂缝,最大裂缝宽度为 ;高温下混凝土劣化,结构承载力下降,挠度呈非线性增长且位移显著增大,跨中竖向位移 ,为顶板净跨度的;火灾后加载至 达到极限状态,为设计值的 倍,管廊具有较好的受力性能 试验结果可为装配式管廊研究提供参考依据关键词:腋角高度;装配式管廊;火灾作用;结构反应中图分类号:文献标志码:文章编号:(),,:,;,;,;,:;引言目前,城市规模逐渐扩大,建设综合管廊成为突破城市发展空间、可持续发展问题的重要方向 伴随燃气、电力等市政管线加入,直埋式管廊危险加大,城市管廊火灾事故频发,高温下混凝土材料性能劣化,对于 吉 林 建 筑 大 学 学 报第 卷管廊
3、承载力、结构抗力产生重大影响 近些年,众多学者展开对管廊有关火灾方面研究 王明年等人使用 软件建立内部结构热力耦合模型,较为系统地研究隧道内部结构变形、温度分布以及内力变化;李忠友等人建立高温损伤分析模型,得到隧道结构在温度及荷载作用下应力状态和稳定性变化规律;王艺卓等人通过构建城市综合管廊结构土体弹塑性本构模型,采用 火灾模拟软件、静力分析及有限元分析方法,研究不同截面形式城市综合管廊火灾结构损伤;李彬双等人考虑结构位移变形和内力值,通过 软件对管廊腋角在结构刚域效应进行数值模拟分析综上所述,管廊火灾研究多集中于整浇式管廊数值模拟 装配式作为目前建筑行业发展新方向,具有方便、简单、节能特点,
4、故试验采用装配叠合法,制作腋角高度 单节管廊,进行热力耦合试验,分析结构反应特点,为管廊火灾研究领域提供理论参考 试验概况 试件设计与制作管廊模型利用相似准则建立与原模型相似比例关系,结合 研究成果确定管廊模型缩尺比例,设计装配式单仓矩形管廊尺寸为 ,腋角高度为 ,采用强度为 混凝土材料 管廊配筋如图 所示303066066050034030305050500340()截面配筋680500320131377771 20040408080808080808080808080808080()预制墙板配筋图 管廊配筋 管廊模型由预制单元板通过绑扎环形箍筋、纵筋形成钢筋骨架并浇筑混凝土而成,装配式管廊
5、制作流程如图 所示 ()预制单元板 ()拼装 ()浇筑 ()成型图 装配式管廊制作流程 加荷方案设计模拟实际工况,模型依据管廊埋置深度 计算顶部所受覆土荷载,等效荷载值确定为 试验采用四集中力八分点加荷方法,管廊顶、底部放置相同钢垫块,使其受力对称 升温方法采用加热板从管廊两端对向加热,使气体与固体热对流形成热量交换 热力耦合试验加荷及升温方案如图 所示第 期 王成银,杨艳敏,范鑫阳,唐雪梅,刘向东,田 勇:腋角高度 装配式管廊模型火灾作用下结构反应研究 钢垫块F100 100100100100 100200200200()覆土荷载等效示意图管廊结构加热板加热板()升温方式图 位移计布置 图
6、热力耦合试验加荷及升温方案 观测方案设计管廊为对称结构,在试件顶板和墙板共布置 个位移计,测量管廊在加载过程中结构变形情况,如图 所示 试验过程与现象 常温加载阶段室温 ,荷载从 至 ,分 级加载,加载速率相等并持荷,管廊试件表面未见裂缝 恒载升、降温阶段恒载升温至 (加热板温度 )后,墙板表面出现细长裂缝;升温 (加热板温度 ),部分裂缝相连;升温 (加热板温度 ),管廊顶部溢出水蒸气并伴随墙板、顶板表面凝结水滴 升温 (加热板温度 )后停止加热,降温阶段裂缝变化较小,试验结束撤离装置,观测底板存在大量裂缝,内壁混凝土保护层发生爆裂 测得墙板、底板裂缝最大宽度为 ,管廊升降温阶段破坏形态如图
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