考虑裂缝影响的CFRP筋组合梁耐火性能研究

碳纤维增强塑料筋(CFRP筋)因其耐腐蚀等优点被应用于组合梁。现在研究其耐火性能的计算一般认为混凝土没有开裂,与实际情况存在差别,并带来安全问题。本文基于ISO834标准升温曲线模拟CFRP组合梁在室内火灾下的情况,考虑CFRP筋组合梁在弯曲荷载和温度荷载共同作用下的耐火极限和受力分析。通过建立火灾下考虑裂缝影响的CFRP筋组合梁热力耦合模型,得到裂缝对不同保护层厚度、配筋率和作用荷载比的CFRP筋混凝土梁耐火极限的影响规律,总结出CFRP筋组合梁的防火相关设计建议。

GFRP筋混凝土梁耐火性能计算方法

通过GFRP筋混凝土梁耐火性能的理论分析与有限元计算,提出GFRP筋混凝土结构耐火性能的计算方法。在合理选择GFRP和混凝土材料的热工参数、高温力学参数的基础上,采用有限元分析软件ABAQUS建立三面受火的GFRP筋混凝土梁的高温热力学模型。经与GFRP筋混凝土梁火灾试验结果的对比验证,该高温力学模型具有较高的精确性。对影响GFRP筋混凝土梁高温力学性能的各参数进行有限元分析,结果表明,影响梁耐火性能的主要因素为梁上作用的荷载比、GFRP筋在混凝土截面的位置和受火时间。参考欧洲规范钢筋混凝土抗火性能的设计方法,提出GFRP筋混凝土构件基于力学性能的耐火设计公式。通过混凝土500℃等温线简化受火面积和GFRP筋高温强度等效换算的方式,将火灾下截面的非均匀材料力学性质转变为随受火时间变化的均匀材料,提出了不同受火时刻GFRP筋混凝土受弯构件的承载力计算式。经与有限元分析结果的对比,该计算方法精度较高,可应用于评估不同受火时刻下GFRP筋混凝土的高温承载力。