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火灾蔓延作用下混凝土连续板力学行为试验研究与模拟

王勇 马帅 张亚军 肖泽南 张耕源 陈振兴 周萌

王勇, 马帅, 张亚军, 肖泽南, 张耕源, 陈振兴, 周萌. 火灾蔓延作用下混凝土连续板力学行为试验研究与模拟[J]. 工程力学, 2020, 37(3): 202-216. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0238
引用本文: 王勇, 马帅, 张亚军, 肖泽南, 张耕源, 陈振兴, 周萌. 火灾蔓延作用下混凝土连续板力学行为试验研究与模拟[J]. 工程力学, 2020, 37(3): 202-216. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0238
WANG Yong, MA Shuai, ZHANG Ya-jun, XIAO Ze-nan, ZHANG Geng-yuan, CHEN Zhen-xing, ZHOU Meng. EXPERIMENTAL STUDY AND NUMERICAL ANALYSIS OF CONCRETE CONTINUOUS SLABS SUBJECT TO TRAVELING FIRE[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(3): 202-216. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0238
Citation: WANG Yong, MA Shuai, ZHANG Ya-jun, XIAO Ze-nan, ZHANG Geng-yuan, CHEN Zhen-xing, ZHOU Meng. EXPERIMENTAL STUDY AND NUMERICAL ANALYSIS OF CONCRETE CONTINUOUS SLABS SUBJECT TO TRAVELING FIRE[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(3): 202-216. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0238

火灾蔓延作用下混凝土连续板力学行为试验研究与模拟

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0238
基金项目: 国家重点研发计划项目(2018YFD1100403);国家青年自然科学基金项目(51408594);中央高校基本科研业务费专项基金项目(2019XKQYMS32);徐州市科技计划项目(KC19014)
详细信息
    作者简介:

    王勇(1984-),男,山东人,博士,副教授,主要从事结构抗火研究(E-mail:yongwang@cumt.edu.cn);马帅(1992-),男,宁夏人,硕士生,主要从事结构抗火研究(E-mail:mashuai_cumt@163.com);张亚军(1996-),男,江苏人,硕士生,主要从事结构抗火研究(E-mail:yj_zhang@163.com);张耕源(1992-),男,陕西人,硕士,主要从事结构抗火研究(E-mail:1603114732@qq.com);陈振兴(1996-),男,湖南人,硕士生,主要从事结构抗火研究(E-mail:1326956975@qq.com);周萌(1998-),女,四川人,本科生,主要从事结构抗火研究(E-mail:zhoumeng_cumt@163.com)

    通讯作者: 肖泽南(1973-),男,北京人,学士,研究员,主要从事结构抗火研究(E-mail:xiaozn@126.com).
  • 中图分类号: TU375.2;TU352.5

EXPERIMENTAL STUDY AND NUMERICAL ANALYSIS OF CONCRETE CONTINUOUS SLABS SUBJECT TO TRAVELING FIRE

  • 摘要: 为研究火灾蔓延作用对三跨混凝土连续板力学行为影响,对四块混凝土连续板进行仅边(中)跨和三跨依次受火试验,获得各跨温度、变形、裂缝、爆裂和破坏模式等变化规律。在此基础上,对一块混凝土试验板火灾行为进行数值分析,研究了几何(非)线性和混凝土热膨胀应变对火灾蔓延作用下连续板各跨弯矩分布和薄膜机理影响规律。结果表明:混凝土板裂缝和爆裂主要出现于受火跨,非受火跨裂缝较少;板底和板顶具有完全不同裂缝分布,即板底短裂缝多出现在板边区域,板顶多为平行短跨方向通长裂缝。同时,混凝土连续板各跨跨中变形趋势取决于自身位置和火灾蔓延方向,变形最大值取决于自身受火时长和炉温。此外,数值分析表明,火灾蔓延行为对连续板各跨最大弯矩分布和拉压薄膜效应发展有重要影响;相比Lie模型,EC2模型计算结果较为合理,且几何非线性影响不可忽略。
  • [1] 陈礼刚, 董毓利, 李晓东. 钢筋混凝土三跨连续板中跨受火试验研究[J]. 建筑结构, 2004, 34(4):39-41, 53. Chen Ligang, Dong Yuli, Li Xiaodong. Experimental study on mid-span fire of reinforced concrete three-span continuous slab[J]. Building Structure, 2004, 34(4):39-41, 53. (in Chinese)
    [2] 陈礼刚, 高立堂, 李晓东, 等. 两邻跨受火RC三跨连续板抗火性能试验研究[J]. 西安建筑科技大学学报:自然科学版, 2006, 38(1):100-104. Chen Ligang, Gao Litang, Li Xiaodong, et al. Study on the fire resistance of the 3-span RC continuous slabs when the two adjacent spans are on fire[J]. Journal of Xi'an University:Science and Technology Edition, 2006, 38(1):100-104. (in Chinese)
    [3] 袁爱民, 董毓利, 戴航, 等. 无粘结预应力混凝土三跨连续板火灾试验研究[J]. 建筑结构学报, 2006, 27(6):60-66.Yuan Aimin, Dong Yuli, Dai Hang, et al. Experimental investigation of unbonded prestressed concrete continuous slab subjected to fire[J]. Journal of Building Structures, 2006, 27(6):60-66. (in Chinese)
    [4] 郑文忠, 侯晓萌, 许名鑫. 两跨无粘结预应力混凝土连续板抗火性能试验与分析[J]. 建筑结构学报, 2007, 28(5):1-13. Zheng Wenzhong, Hou Xiaomeng, Xu Mingxin. Experimentand analysis on fire resistance of two-span unbonded prestressed concrete continuous slabs[J]. Journal of Building Structures, 2007, 28(5):1-13. (in Chinese)
    [5] 杨志年, 董毓利, 吕俊利, 等. 整体结构中钢筋混凝土双向板火灾试验研究[J]. 建筑结构学报, 2012, 33(9):96-103. Yang Zhinian, Dong Yuli, Lü Junli, et al. Experimental study of two-way reinforced concrete slab subjected to fire in a whole structure[J]. Journal of Building Structures, 2012, 33(9):96-103. (in Chinese)
    [6] Wang Y, Dong Y L, Li B. A fire test on continuous reinforced concrete slabs in a full-scale multi-story steel-framed building[J]. Fire Safety Journal, 2013, 61:38-48.
    [7] 李兵, 董毓利, 娄永杰, 等. 足尺钢框架中连续板格火灾试验研究[J]. 工程力学, 2015, 32(1):145-153. Li Bing, Dong Yuli, Lou Yongjie, et al. A fire test of continuous panels in a full-scale steel-framed structure[J]. Engineering Mechanics, 2015, 32(1):145-153. (in Chinese)
    [8] Dong Y L, Zhu C J. Limit load carrying capacity of two-way slabs with two edges clamped and two edges simply supported in fire[J]. Journal of Structural Engineering, 2011, 137(10):1182-1192.
    [9] Wang Y, Yuan G L, Huang Z H, et al. Experimental study on the fire behavior of reinforced concrete slabs under combined uni-axial in-plane and out-of-plane loads[J]. Engineering Structures, 2016, 128:316-332.
    [10] Wang Y, Bisby L A, Wang T Y, et al. Fire behaviour of reinforced concrete slabs under combined biaxial in-plane and out-of-plane loads[J]. Fire Safety Journal, 2018, 96:27-45.
    [11] 王勇, 段亚昆, 张亚军, 等. 单向面内约束混凝土双向板抗火性能试验研究及数值分析[J]. 工程力学, 2018, 35(3):65-78. Wang Yong, Duan Yakun, Zhang Yajun, et al. Experiment and numerical analysis on the fire-resistant performance of two-way concrete slabs with unilateral in-plane restraints[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(3):65-78. (in Chinese)
    [12] 王勇, 史伟男, 王腾焱, 等. 单向面内约束混凝土双向板火灾试验及承载力分析[J]. 工程力学, 2017, 34(11):145-157. Wang Yong, Shi Weinan, Wang Tengyan, et al. Fire test and limit carrying capacity analysis of two-way concrete slabs with unilateral in-plane restraints[J]. Engineering Mechanics, 2017, 34(11):145-157. (in Chinese)
    [13] 王勇, 段亚昆, 张亚军, 等. 不同跨依次受火混凝土连续板试验研究及理论分析[J]. 土木工程学报, 2019, 52(9):23-40. Wang Yong, Duan Yakun, Zhang Yajun, et al. Experimental study and theoretical analysis of concrete continuous slabs with different spans subject to fire in order[J]. China Civil Engineering Journal, 2019, 52(9):23-40. (in Chinese)
    [14] Liao F Y, Huang Z H. Modelling localised fracture of reinforced concrete structures[J]. Engineering and Computational Mechanics, 2016, 169(2):53-69.
    [15] Wang Y, Yuan G L, Huang Z H, et al. Modelling of reinforced concrete slabs in fire[J]. Fire Safety Journal, 2018, 100:171-185.
    [16] Linus L, Andrew B, Peter M, et al. Numerical modelling of two-way reinforced concrete slabs in fire[J]. Engineering Structures, 2004, 26:1081-1091.
    [17] Tom M, Ruber V C, Thomas G. Assessment of damage and residual load bearing capacity of a concrete slab after fire:Applied reliability-based methodology[J]. Engineering Structures, 2017, 150:969-985.
    [18] Thomas G, Jean-Marc F. A plastic-damage model for concrete in fire:Applications in structural fire engineering[J]. Fire Safety Journal, 2015, 71:268-278.
    [19] Gernay T, Franssen J M. A formulation of the Eurocode 2 concrete model at elevated temperature that includes an explicit term for transient creep[J]. Fire Safety Journal, 2012, 51:1-9.
    [20] Jiang J, Li G Q. Parameters affecting tensile membrane action of reinforced concrete floors subjected to elevated temperatures[J]. Fire Safety Journal, 2018, 96:59-73.
    [21] Egle R, Panagiotis K, Ann J, et al. Structural analysis of multi-storey steel frames exposed to travelling fires and traditional design fires[J]. Engineering Structures, 2017, 150:271-287.
    [22] GB 50010-2010, 混凝土结构设计规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2010. GB 50010-2010, Code for design of concrete structures[S]. Beijing:China Architecture and Building Press, 2010. (in Chinese)
    [23] GB 50016-2014, 建筑设计防火规范[S]. 北京:中国计划出版社, 2014.GB 50016-2014, Code for fire protection design of buildings[S]. Beijing:China Planning Press, 2014. (in Chinese)
    [24] 王滨, 董毓利. 四边简支钢筋混凝土双向板火灾试验研究[J]. 建筑结构学报, 2009, 30(6):23-33. Wang Bin, Dong Yuli. Experimental research of four-edge simple support two-way reinforced concrete slab under fire[J]. Journal of Building Structures, 2009, 30(6):23-33. (in Chinese)
    [25] GB/T 9978-2008, 建筑构件耐火试验方法[S]. 北京:中国标准出版社, 2008. GB/T 9978-2008, Fire-resistance tests-elements of building[S]. Beijing:China Standard Press, 2008. (in Chinese)
    [26] Eurocode 2:design of concrete structures, ENV 1992:Part 1-2:General rules-structural fire design[S]. Brussels:Belgian Application Document, 1999.
    [27] ASCE:Structural fire protection, Manual No. 78, ASCE committee on fire protection, structural division[S]. New York:American Society of Civil Engineers, 1992.
    [28] 王勇, 袁广林, 王腾焱, 等. 双向面内约束混凝土板火灾试验及数值分析[J]. 土木工程学报, 2018, 51(5):48-59. Wang Yong, Yuan Guanglin, Wang Tengyan, et al. Fire test and numerical analysis on concrete slabs with bi-axial in-plane restraints[J]. China Civil Engineering Journal, 2018, 51(5):48-59. (in Chinese)
    [29] Guo S, Bailey C G. Experimental behaviour of composite slabs during the heating and cooling fire stages[J]. Engineering Structures, 2011, 33:563-571.
    [30] Akanshu S, Josipa B, Saskia B. Experimental investigations on residual bond performance in concrete subjected to elevated temperature[J]. Engineering Structures, 2019, 187:384-395.
  • [1] 张健, 宋志刚, 李全旺, 郝爱玲.  木结构建筑群火灾蔓延危险建筑的识别及防火改造效果评价 . 工程力学, 2020, 37(4): 60-69. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.05.0270
    [2] 王石磊, 齐法琳, 柯在田, 高岩.  环氧沥青铺装对钢桥面板受力影响试验研究 . 工程力学, 2020, 37(): 1-10. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.11.0690
    [3] 王勇, 吴加超, 李凌志, 张亚军, 陈振兴, 宋炜, 张晓越.  不同跨受火混凝土连续双向板火灾试验及数值分析 . 工程力学, 2020, 37(8): 1-18. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.08.0440
    [4] 钟阳龙, 高亮, 王璞, 梁淑娟.  温度荷载下CRTS II型轨道板与CA砂浆界面剪切破坏机理 . 工程力学, 2018, 35(2): 230-238. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.09.0753
    [5] 王晓颖, 范子杰, 王青春, 桂良进.  鼓式制动器动态应变和温度特性试验研究与分析 . 工程力学, 2018, 35(10): 222-228,237. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.0486
    [6] 王勇, 段亚昆, 张亚军, 袁广林, 王腾焱, 吕俊利.  单向面内约束混凝土双向板抗火性能试验研究及数值分析 . 工程力学, 2018, 35(3): 65-78. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.11.0845
    [7] 王勇, 史伟男, 王腾焱, 袁广林, 吕俊利.  单向面内约束混凝土双向板火灾试验及承载力分析 . 工程力学, 2017, 34(11): 145-157. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.07.0533
    [8] 吴丽丽, 李佳蔚, 邢瑞娇, 安丽佩.  钢板-混凝土组合板抗剪承载性能的试验研究与数值分析 . 工程力学, 2016, 33(10): 173-182. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2015.03.0179
    [9] 舒赣平, 杜二峰, 张欣欣, 杨占兴, 顾荣勇, 范圣刚.  T型钢连接梁柱节点抗火性能试验研究 . 工程力学, 2016, 33(7): 136-143. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.11.0930
    [10] 王勇, 王腾焱, 袁广林, 安晓莉, 董毓利.  基于不同混凝土本构模型的混凝土双向板火灾行为分析 . 工程力学, 2016, 33(11): 208-219. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2015.08.0690
    [11] 王勇, 袁广林, 李志奇, 董毓利.  钢筋混凝土双向板火灾行为的数值分析 . 工程力学, 2015, 32(11): 218-227. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.06.0493
    [12] 张风亮, 赵鸿铁, 薛建阳, 马辉, 张锡成.  古建筑木结构屋盖梁架体系动力性能分析 . 工程力学, 2012, 29(8): 184-188,201. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2010.11.0817
    [13] 贾 强, 王子卿.  砖混结构混凝土现浇板收缩裂缝的数值分析 . 工程力学, 2011, 28(增刊I): 119-124.
    [14] 朱 杰, 杨天佑, 张立龙, 李 俊.  单纯热烟浮力作用下竖井结构内火灾烟气温度变化规律研究 . 工程力学, 2011, 28(8): 198-207.
    [15] 张 杰, 郭子雄.  预应力箍板RC柱抗震性能数值模拟及试验验证 . 工程力学, 2009, 26(1): 187-192,.
    [16] 王万祯.  结构钢开裂准则及断裂试验分析 . 工程力学, 2008, 25(5): 0-031.
    [17] 苏庆田, 曾明根, 吴 冲.  上海长江大桥索塔钢锚箱模型试验研究 . 工程力学, 2008, 25(10): 0-132.
    [18] 曹艳梅, 夏禾, 战家旺.  运行列车引起高层建筑物振动的试验研究及数值分析 . 工程力学, 2006, 23(11): 182-187,.
    [19] 王元清, 武延民, 石永久, 江见鲸.  温度对结构钢材裂纹尖端张开位移(CTOD)的影响分析 . 工程力学, 2006, 23(4): 74-78.
    [20] 吕培印, 宋玉普.  不同温度下混凝土抗拉疲劳性能试验研究 . 工程力学, 2003, 20(2): 80-86.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-30
  • 修回日期:  2019-08-07
  • 刊出日期:  2020-05-27

火灾蔓延作用下混凝土连续板力学行为试验研究与模拟

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0238
    基金项目:  国家重点研发计划项目(2018YFD1100403);国家青年自然科学基金项目(51408594);中央高校基本科研业务费专项基金项目(2019XKQYMS32);徐州市科技计划项目(KC19014)
    作者简介:

    王勇(1984-),男,山东人,博士,副教授,主要从事结构抗火研究(E-mail:yongwang@cumt.edu.cn);马帅(1992-),男,宁夏人,硕士生,主要从事结构抗火研究(E-mail:mashuai_cumt@163.com);张亚军(1996-),男,江苏人,硕士生,主要从事结构抗火研究(E-mail:yj_zhang@163.com);张耕源(1992-),男,陕西人,硕士,主要从事结构抗火研究(E-mail:1603114732@qq.com);陈振兴(1996-),男,湖南人,硕士生,主要从事结构抗火研究(E-mail:1326956975@qq.com);周萌(1998-),女,四川人,本科生,主要从事结构抗火研究(E-mail:zhoumeng_cumt@163.com)

    通讯作者: 肖泽南(1973-),男,北京人,学士,研究员,主要从事结构抗火研究(E-mail:xiaozn@126.com).
  • 中图分类号: TU375.2;TU352.5

摘要: 为研究火灾蔓延作用对三跨混凝土连续板力学行为影响,对四块混凝土连续板进行仅边(中)跨和三跨依次受火试验,获得各跨温度、变形、裂缝、爆裂和破坏模式等变化规律。在此基础上,对一块混凝土试验板火灾行为进行数值分析,研究了几何(非)线性和混凝土热膨胀应变对火灾蔓延作用下连续板各跨弯矩分布和薄膜机理影响规律。结果表明:混凝土板裂缝和爆裂主要出现于受火跨,非受火跨裂缝较少;板底和板顶具有完全不同裂缝分布,即板底短裂缝多出现在板边区域,板顶多为平行短跨方向通长裂缝。同时,混凝土连续板各跨跨中变形趋势取决于自身位置和火灾蔓延方向,变形最大值取决于自身受火时长和炉温。此外,数值分析表明,火灾蔓延行为对连续板各跨最大弯矩分布和拉压薄膜效应发展有重要影响;相比Lie模型,EC2模型计算结果较为合理,且几何非线性影响不可忽略。

English Abstract

王勇, 马帅, 张亚军, 肖泽南, 张耕源, 陈振兴, 周萌. 火灾蔓延作用下混凝土连续板力学行为试验研究与模拟[J]. 工程力学, 2020, 37(3): 202-216. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0238
引用本文: 王勇, 马帅, 张亚军, 肖泽南, 张耕源, 陈振兴, 周萌. 火灾蔓延作用下混凝土连续板力学行为试验研究与模拟[J]. 工程力学, 2020, 37(3): 202-216. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0238
WANG Yong, MA Shuai, ZHANG Ya-jun, XIAO Ze-nan, ZHANG Geng-yuan, CHEN Zhen-xing, ZHOU Meng. EXPERIMENTAL STUDY AND NUMERICAL ANALYSIS OF CONCRETE CONTINUOUS SLABS SUBJECT TO TRAVELING FIRE[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(3): 202-216. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0238
Citation: WANG Yong, MA Shuai, ZHANG Ya-jun, XIAO Ze-nan, ZHANG Geng-yuan, CHEN Zhen-xing, ZHOU Meng. EXPERIMENTAL STUDY AND NUMERICAL ANALYSIS OF CONCRETE CONTINUOUS SLABS SUBJECT TO TRAVELING FIRE[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(3): 202-216. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0238
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