火灾后盾构隧道衬砌结构残余承载力评估模型研究

火灾后如何准确、迅速地评估隧道结构残余承载力,直接影响着应急处置及修复工作的可靠性和经济性。以盾构隧道衬砌结构为研究对象,结合层次分析法和数值模拟确定火灾后结构损伤指标体系,研究各指标对隧道结构残余承载力的影响规律;利用聚类分析理论将损伤程度划分为轻度损伤、中度损伤、严重损伤、极度损伤、破坏5个等级,并基于神经网络建立盾构隧道结构火灾后力学性能评估模型。研究结果表明:损伤面积、剥落深度、混凝土劣化深度、混凝土强度折减和螺栓强度折减是影响盾构隧道火灾后残余承载力的主要因素,随着各因素劣化程度的增加,结构力学性能下降,但下降幅度与表现形式有较大差异;BP神经网络可有效用于盾构隧道火灾后性能评估,预测结果平均误差在10%以内。

高温下(后)10.9级高强螺栓蠕变性能研究

高强螺栓作为钢结构连接中重要的受力部件,应力水平高,高温下易产生蠕变,会导致连接节点发生大变形而破坏,影响整体结构抗火性能。为此,对10.9级高强螺栓在高温下和高温后的蠕变行为进行试验研究,通过DIC测量方法获得不同温度和应力水平下螺栓的蠕变曲线;对破坏的10.9级高强螺栓进行电镜扫描,研究其断口微观形貌和破坏机理;基于试验数据提出了高强螺栓的高温蠕变模型,并针对T形节点抗火性能进行参数分析。研究表明:高温下高强螺栓的蠕变显著,蠕变应变与温度和应力比正相关,但高温后蠕变现象不明显;高温后高强螺栓断口呈杯口状,具有脆性沿晶断裂特征,而高温下螺栓颈缩明显,呈塑性穿晶断裂特征;Field&Field蠕变模型适用于表征高强螺栓高温蠕变性能,温度、荷载和持时是影响高强螺栓高温蠕变的主要因素,螺栓蠕变对钢节点抗火性能影响较大,不考虑蠕变影响偏不安全。

火灾全过程中高层钢框架结构抗连续性倒塌性能及控制措施

建筑内部火灾的发生、发展过程较为复杂,采用标准升温曲线会造成过于保守或偏于不安全的结果。为研究火灾升降温全过程中三维部分铰接钢框架结构(周边刚接、内部铰接)的抗连续性倒塌性能,分析火灾场景、防火等级和支撑布置对结构倒塌的影响。研究表明:钢框架结构是否倒塌主要受升温段持续时间的影响,倒塌模式呈现明显的侧移式和下沉式特点,倒塌时间可偏保守地取为钢柱温度达到550℃时对应的时刻,结构受火的严重程度与其构件的防火等级有关,较高的防火等级可以防止结构在升温段发生倒塌,但也可能导致结构在降温段倒塌;为防止框架梁端在升温段和降温段发生断裂,梁端受拉承载力应分别不低于梁屈服荷载的30%和100%。在实际设计中,建议在顶层整层布置水平支撑体系,并在周边和内部布置竖向支撑体系,以防止结构发生倒塌;建议在确定结构的耐火等级时,应考虑可能发生的火灾场景,尤其要重视"长时-低温受火"的危险性。