我国混凝土结构火灾(高温)后损伤机理与评估方法的研究进展和发展趋势
|
摘要
在对大量文献进行研究对比与分析的基础上,回顾了近三十年来中国在混凝土结构火灾(高温)后损伤评估及修复方面取得的研究成果。由火灾后混凝土结构损伤特点出发,首先阐述了火灾(高温)后混凝土材料热力学性能、试验方法及分析工具等理论基础,然后对火灾后混凝土结构构件力学性能、抗震性能、耐久性等方面研究方法与成果进行归纳,进而总结了我国对混凝土结构火灾后的损伤评估方法的进展。在论述研究进展的同时,对于若干相关研究发展特点和状况进行评述,并从灾害作用机理的研究、损伤机理研究方法、新材料相关研究、损伤评估技术的研究四个方面,对研究的未来发展趋势做出预测与展望。
Based on comparative and analytical investigation on the research work conducted in China,the paper reviews the research achievements on the fire damage assessment and rehabilitation of concrete structures during the past 30 years.It starts with the fire-damaged characteristics of concrete structures.Some basic theories on the thermal and mechanical properties of concrete and mechanical behaviors of steel bars after elevated temperature(fire expose) are presented,as well as experimental methods and the analysis ways.Then the research achievements on concrete members and structures after elevated temperature are summarized including mechanical properties,seismic behaviors and durability.Finally,the progress of damage assessment methods after fire is presented.Prospects are put forward on four fields including damage mechanism,damage analysis methods,new materials and evaluation methods.
Based on comparative and analytical investigation on the research work conducted in China,the paper reviews the research achievements on the fire damage assessment and rehabilitation of concrete structures during the past 30 years.It starts with the fire-damaged characteristics of concrete structures.Some basic theories on the thermal and mechanical properties of concrete and mechanical behaviors of steel bars after elevated temperature(fire expose) are presented,as well as experimental methods and the analysis ways.Then the research achievements on concrete members and structures after elevated temperature are summarized including mechanical properties,seismic behaviors and durability.Finally,the progress of damage assessment methods after fire is presented.Prospects are put forward on four fields including damage mechanism,damage analysis methods,new materials and evaluation methods.
引文
[1]范维澄,王清安,姜冯辉,等.火灾学简明教程[M].合肥:中国科学技术大学出版社,1995.
[2]路春森,屈立军,薛武平,等.建筑结构耐火设计[M].北京:中国建材工业出版社,1995.
[3]陆洲导.钢筋混凝土梁对火灾反应的分析[D].上海:同济大学,1989.
[4]陆洲导,朱伯龙,胡克旭.工程结构抗火性能研究报告[R].上海:同济大学,1990.
[5]朱伯龙,陆洲导,胡克旭.钢筋混凝土框架在火作用下的决策支持系统研究报告[R].上海:同济大学,1991.
[6]余江滔.火灾后混凝土构件损伤评估的试验及理论研究[D].上海:同济大学,2007.
[7]吕天启,赵国藩,林志伸,等.高温后静置混凝土的微观分析[J].建筑材料学报,2003,6(2):135-141.
[8]完海鹰,何颖,张攀.岩相分析综合法检测火灾后混凝土结构的损伤[J].合肥工业大学学报:自然科学版,2007,30(2):207-209.
[9]ASTM E 399-90.Standard test method for plane-strainfracture toughness of metallic materials[S].AmericanSociety of Testing Materials,1997.
[10]Peng G F.Evaluation of fire damage to high performanceconcrete[D].Hong Kong:The Hong Kong PolytechnicUniversity,2000.
[11]王振波.混凝土温度损伤模型研究[D].南京:河海大学,2001.
[12]王振波,徐道远,王向东,等.混凝土热损伤试验研究[J].河海大学学报,2001,29(6):94-98.
[13]刘泉声,许锡昌.温度作用下脆性岩石的损伤分析[J].岩石力学与工程学报,2000,19(4):408-411.
[14]王孔藩,许清风.混凝土结构火灾损伤及可靠性分析方法的研究报告[R].上海:上海市建筑科学研究院,2003.
[15]吕天启.火灾后混凝土静置性能的试验研究及已有建筑物的防火安全评估[D].大连:大连理工大学,2002.
[16]过镇海,时旭东.钢筋混凝土的高温性能及其计算[M].北京:清华大学出版社,2003.
[17]时旭东.高温下钢筋混凝土杆系结构试验研究和非线性有限元分析[D].北京:清华大学,1992
[18]李固华,凤凌云,郑盛娥.高温后混凝土及其组成材料性能研究[J].四川建筑科学研究,1991,17(2):1-4
[19]李晓东.钢筋混凝土板火灾行为的试验研究[D].青岛:青岛建筑工程学院,2002.
[20]袁爱民.无粘结预应力砼板火灾试验研究及非线性有限元分析[D].青岛:青岛建筑工程学院,2002.
[21]王孔藩,许清风,刘挺林.混凝土结构火灾损伤及可靠性分析方法的研究报告[M].上海:上海建筑科学研究院,2003.
[22]王孔藩,许清风,刘挺林.高温下及高温冷却后混凝土力学性能的试验研究[J].施工技术,2005,34(8):1-3.
[23]李固华,凤凌云,郑胜娥.火灾后混凝土及其组成材料性能研究[J].四川建筑科学研究,1991,17(2):1-5.
[24]杨彦克,郑盛娥.混凝土结构火灾损伤评估[J].四川建筑科学研究,1991,19(4):22-26.
[25]吕天启,赵国藩,林志伸.火灾后静置混凝土力学性能试验研究[J].建筑结构学报,2004,25(1):63-70.
[26]闵明保,李延和.建筑物火灾后诊断与处理[M].南京:江苏科学技术出版社,1994.
[27]吴波,马忠诚,欧进萍.火灾后混凝土在重复荷载作用下的应力-应变关系[J].地震工程与工程振动,1997,17(3):36-43.
[28]马忠诚.火灾后钢筋混凝土结构损伤评估与抗震修复[D].哈尔滨:哈尔滨建筑大学,1997.
[29]吴波,马忠诚,欧进萍.火灾后混凝土变形特性及本构关系的试验研究[J].建筑结构学报,1999,20(5):42-49.
[30]吴波,袁杰,李惠,等.高温下高强混凝土的爆裂规律与柱截面温度场计算[J].自然灾害学报,2002,11(2):65-69.
[31]吴波,袁杰,王光远.火灾后高强混凝土力学性能的试验研究[J].土木工程学报,2000,33(2):8-12.
[32]肖建庄,王平,朱伯龙.我国钢筋混凝土材料抗火性能研究回顾与分析[J].建筑材料学报,2003,6(2):182-189.
[33]肖建庄,李杰,孙振平.高性能混凝土结构抗火研究最新进展[J].工业建筑,2001,31(6):53-56.
[34]肖建庄,黄运标.高温后再生混凝土残余抗压强度[J].建筑材料学报,2006,9(3):255-259.
[35]黄运标.再生混凝土高温性能研究[D].上海:同济大学,2006.
[36]肖建庄,王平,谢猛,等.矿渣高性能混凝土高温后受压本构关系[J].同济大学学报,2003,31(2):186-190.
[37]谢狄敏,钱在兹.高温作用后混凝土抗拉强度与粘结强度的试验研究[J].浙江大学学报,1998,32(5):597-602.
[38]谢狄敏,钱在兹.高温(明火)作用后砼强度与变形试验研究[J].工程力学(增刊),1996(z1):54-58.
[39]徐彧,徐志胜,朱玛.高温作用后混凝土强度与变形试验研究[J].长沙铁道学院学报,2000,18(2):13-16.
[40]覃丽坤,宋玉普,王列东等.火灾后混凝土的双轴压力学性能[J].土木工程学报,2005,38(10):97-101.
[41]覃丽坤.高温及冻融循环后混凝土多轴强度和变形试验研究[D].大连:大连理工大学,2003.
[42]覃丽坤,宋玉普,张众,等.火灾后双轴压混凝土强度和变形性能研究[J].大连理工大学学报,2005,45(1):113-117.
[43]覃丽坤,宋玉普,陈浩然,等.火灾后混凝土在双轴拉压下的强度和变形试验研究[J].工程力学,2006,23(1):112-116.
[44]胡倍雷,宋玉普,赵国藩.高温后混凝土在复杂应力状态下的变形和强度特征的试验研究[J].四川建筑科学研究,1994,20(1):47-50.
[45]周新刚.高温后混凝土轴压疲劳初探[J].工业建筑,1996,26(5):33-36.
[46]沈蓉,凤凌云,戎凯.高温(火灾)后钢筋力学性能的评估[J].四川建筑科学研究,1991,17(2):5-9.
[47]吕彤光.高温中钢筋的强度和变形试验研究[D].北京:清华大学,1996.
[48]周新刚,吴江龙.火灾后混凝土与钢筋粘结性能的试验研究[J].工业建筑,1995,25(5):37-40.
[49]郭进军,宋玉普,张雷顺.高温后新旧混凝土粘结的剪切性能研究[J].工程力学,2004,21(4):133-138.
[50]郑文忠,陈伟宏,侯晓萌.火灾后配筋混凝土梁受力性能试验与分析[J].哈尔滨工业大学学报,2008,40(12):1861-1867.
[51]金伟良,张奕,赵羽习.氯离子在火灾后混凝土中的扩散模型[J].建筑材料学报,2005,8(2):145-149.
[52]张奕,金伟良.火灾后混凝土结构耐久性的若干研究[J].工业建筑,2005,35(8):93-96.
[53]王春华,程超.高温冷却后钢筋混凝土简支梁强度损伤的研究[J].西南交通大学学报,1992,29(2):65-67.
[54]徐志胜,冯凯,张威振,等.CFRP加固钢筋混凝土梁火灾后的试验研究[J].哈尔滨工业大学学报,2005,37(1):98-100.
[55]贾福萍,吕恒林,崔艳莉,等.不同冷却方式对高温后混凝土性能退化研究[J].中国矿业大学学报,2009,38(1):25-29.
[56]林建宏,陈舜田,蔡秋雄.钢筋混凝土柱受火害后之行为[R].NSC77-0410-E011-09,台北:国科会专题研究计划报告,1989.
[57]林建宏,陈舜田,黄东开.受轴力钢筋混凝土柱火害后之力学行为[R].NSC77-0410-E011-13,台北.国科会专题研究计划报告,1990.
[58]陈舜田,林建宏.火害后钢筋混凝土柱构件之力学行为[R].NSC77-0410-E011-21,台北:国科会专题研究计划报告,1997.
[59]高金盛,陈舜田.火害后钢筋混凝土梁强度与劲度之衰减[J].中国土木水利工程学刊,1996,8(3):371-386.
[60]林英俊,陈舜田,林庆荣.火害后钢筋混凝土梁之剪力强度[R].NSC77-0410-E011-13,台北:国科会专题研究计划报告,1990.
[61]陈舜田,何象鏞.钢筋混凝土梁火害后力学行为研究[R].NSC77-0410-E011-09,台北:国科会专题研究计划报告,1989.
[62]林英俊,陈舜田.高强钢筋混凝土梁火害后挠曲行为之研究[R].NSC77-0410-E011-09,台北:国科会专题研究计划报告,1992.
[63]陈舜田,谢沧海.有限元素分析钢筋混凝土构件受火害后之力学行为[R].NSC77-0410-E011-13,台北:国科会专题研究计划报告,1989
[64]陆洲导,朱伯龙.混凝土结构火灾后的检测方法研究[J].工业建筑,1995,25(12):37-41.
[65]陈治平.超声-回弹综合法在受火灾混凝土结构检测中的应用[J].华侨大学学报:自然科学版,1996,17(1):35-39.
[66]杜红秀,张雄,韩继红.混凝土构筑物的火灾危害与损伤检测评估[J].建筑材料学报,1998,1(2):175-181.
[67]阎继红,胡云昌,林志伸.回弹法和超声回弹综合法判定高温后混凝土抗压强度的试验研究[J].工业建筑,2001,31(12):46-47.
[68]吕天启,赵国藩,林志伸,等.应用回弹超声方法评定火灾高温静置混凝土抗压强度的试验研究[J].混凝土,2002,154(8):21-23.
[69]陈治平.超声-回弹综合法在受火灾砼结构检测中的应用[J].华侨大学学报:自然科学版,1996,17(1):35-39.
[70]李敏,钱春香,王珩,等.高强混凝土火灾后性能变化规律及无损检测方法研究[J].东南大学学报:自然科学版,1998:421-427.
[71]贾峰.灾害结构混凝土强度现场检测方法研究[D].上海:同济大学,1994.
[72]谢正良,陆洲导.逐层回弹法检测火灾后混凝土强度[J].结构工程师,2006,22(4):81-85.
[73]陆洲导,余江滔,李灿灿.火灾后混凝土结构损伤检测方法的探讨[J].工业建筑,2006,36(1):88-90.
[74]李守雷,徐志胜,常玉锋,等.火灾后RC简支梁的动力性能试验研究[J].武汉化工学院学报,2005,27(4):27-29.
[2]路春森,屈立军,薛武平,等.建筑结构耐火设计[M].北京:中国建材工业出版社,1995.
[3]陆洲导.钢筋混凝土梁对火灾反应的分析[D].上海:同济大学,1989.
[4]陆洲导,朱伯龙,胡克旭.工程结构抗火性能研究报告[R].上海:同济大学,1990.
[5]朱伯龙,陆洲导,胡克旭.钢筋混凝土框架在火作用下的决策支持系统研究报告[R].上海:同济大学,1991.
[6]余江滔.火灾后混凝土构件损伤评估的试验及理论研究[D].上海:同济大学,2007.
[7]吕天启,赵国藩,林志伸,等.高温后静置混凝土的微观分析[J].建筑材料学报,2003,6(2):135-141.
[8]完海鹰,何颖,张攀.岩相分析综合法检测火灾后混凝土结构的损伤[J].合肥工业大学学报:自然科学版,2007,30(2):207-209.
[9]ASTM E 399-90.Standard test method for plane-strainfracture toughness of metallic materials[S].AmericanSociety of Testing Materials,1997.
[10]Peng G F.Evaluation of fire damage to high performanceconcrete[D].Hong Kong:The Hong Kong PolytechnicUniversity,2000.
[11]王振波.混凝土温度损伤模型研究[D].南京:河海大学,2001.
[12]王振波,徐道远,王向东,等.混凝土热损伤试验研究[J].河海大学学报,2001,29(6):94-98.
[13]刘泉声,许锡昌.温度作用下脆性岩石的损伤分析[J].岩石力学与工程学报,2000,19(4):408-411.
[14]王孔藩,许清风.混凝土结构火灾损伤及可靠性分析方法的研究报告[R].上海:上海市建筑科学研究院,2003.
[15]吕天启.火灾后混凝土静置性能的试验研究及已有建筑物的防火安全评估[D].大连:大连理工大学,2002.
[16]过镇海,时旭东.钢筋混凝土的高温性能及其计算[M].北京:清华大学出版社,2003.
[17]时旭东.高温下钢筋混凝土杆系结构试验研究和非线性有限元分析[D].北京:清华大学,1992
[18]李固华,凤凌云,郑盛娥.高温后混凝土及其组成材料性能研究[J].四川建筑科学研究,1991,17(2):1-4
[19]李晓东.钢筋混凝土板火灾行为的试验研究[D].青岛:青岛建筑工程学院,2002.
[20]袁爱民.无粘结预应力砼板火灾试验研究及非线性有限元分析[D].青岛:青岛建筑工程学院,2002.
[21]王孔藩,许清风,刘挺林.混凝土结构火灾损伤及可靠性分析方法的研究报告[M].上海:上海建筑科学研究院,2003.
[22]王孔藩,许清风,刘挺林.高温下及高温冷却后混凝土力学性能的试验研究[J].施工技术,2005,34(8):1-3.
[23]李固华,凤凌云,郑胜娥.火灾后混凝土及其组成材料性能研究[J].四川建筑科学研究,1991,17(2):1-5.
[24]杨彦克,郑盛娥.混凝土结构火灾损伤评估[J].四川建筑科学研究,1991,19(4):22-26.
[25]吕天启,赵国藩,林志伸.火灾后静置混凝土力学性能试验研究[J].建筑结构学报,2004,25(1):63-70.
[26]闵明保,李延和.建筑物火灾后诊断与处理[M].南京:江苏科学技术出版社,1994.
[27]吴波,马忠诚,欧进萍.火灾后混凝土在重复荷载作用下的应力-应变关系[J].地震工程与工程振动,1997,17(3):36-43.
[28]马忠诚.火灾后钢筋混凝土结构损伤评估与抗震修复[D].哈尔滨:哈尔滨建筑大学,1997.
[29]吴波,马忠诚,欧进萍.火灾后混凝土变形特性及本构关系的试验研究[J].建筑结构学报,1999,20(5):42-49.
[30]吴波,袁杰,李惠,等.高温下高强混凝土的爆裂规律与柱截面温度场计算[J].自然灾害学报,2002,11(2):65-69.
[31]吴波,袁杰,王光远.火灾后高强混凝土力学性能的试验研究[J].土木工程学报,2000,33(2):8-12.
[32]肖建庄,王平,朱伯龙.我国钢筋混凝土材料抗火性能研究回顾与分析[J].建筑材料学报,2003,6(2):182-189.
[33]肖建庄,李杰,孙振平.高性能混凝土结构抗火研究最新进展[J].工业建筑,2001,31(6):53-56.
[34]肖建庄,黄运标.高温后再生混凝土残余抗压强度[J].建筑材料学报,2006,9(3):255-259.
[35]黄运标.再生混凝土高温性能研究[D].上海:同济大学,2006.
[36]肖建庄,王平,谢猛,等.矿渣高性能混凝土高温后受压本构关系[J].同济大学学报,2003,31(2):186-190.
[37]谢狄敏,钱在兹.高温作用后混凝土抗拉强度与粘结强度的试验研究[J].浙江大学学报,1998,32(5):597-602.
[38]谢狄敏,钱在兹.高温(明火)作用后砼强度与变形试验研究[J].工程力学(增刊),1996(z1):54-58.
[39]徐彧,徐志胜,朱玛.高温作用后混凝土强度与变形试验研究[J].长沙铁道学院学报,2000,18(2):13-16.
[40]覃丽坤,宋玉普,王列东等.火灾后混凝土的双轴压力学性能[J].土木工程学报,2005,38(10):97-101.
[41]覃丽坤.高温及冻融循环后混凝土多轴强度和变形试验研究[D].大连:大连理工大学,2003.
[42]覃丽坤,宋玉普,张众,等.火灾后双轴压混凝土强度和变形性能研究[J].大连理工大学学报,2005,45(1):113-117.
[43]覃丽坤,宋玉普,陈浩然,等.火灾后混凝土在双轴拉压下的强度和变形试验研究[J].工程力学,2006,23(1):112-116.
[44]胡倍雷,宋玉普,赵国藩.高温后混凝土在复杂应力状态下的变形和强度特征的试验研究[J].四川建筑科学研究,1994,20(1):47-50.
[45]周新刚.高温后混凝土轴压疲劳初探[J].工业建筑,1996,26(5):33-36.
[46]沈蓉,凤凌云,戎凯.高温(火灾)后钢筋力学性能的评估[J].四川建筑科学研究,1991,17(2):5-9.
[47]吕彤光.高温中钢筋的强度和变形试验研究[D].北京:清华大学,1996.
[48]周新刚,吴江龙.火灾后混凝土与钢筋粘结性能的试验研究[J].工业建筑,1995,25(5):37-40.
[49]郭进军,宋玉普,张雷顺.高温后新旧混凝土粘结的剪切性能研究[J].工程力学,2004,21(4):133-138.
[50]郑文忠,陈伟宏,侯晓萌.火灾后配筋混凝土梁受力性能试验与分析[J].哈尔滨工业大学学报,2008,40(12):1861-1867.
[51]金伟良,张奕,赵羽习.氯离子在火灾后混凝土中的扩散模型[J].建筑材料学报,2005,8(2):145-149.
[52]张奕,金伟良.火灾后混凝土结构耐久性的若干研究[J].工业建筑,2005,35(8):93-96.
[53]王春华,程超.高温冷却后钢筋混凝土简支梁强度损伤的研究[J].西南交通大学学报,1992,29(2):65-67.
[54]徐志胜,冯凯,张威振,等.CFRP加固钢筋混凝土梁火灾后的试验研究[J].哈尔滨工业大学学报,2005,37(1):98-100.
[55]贾福萍,吕恒林,崔艳莉,等.不同冷却方式对高温后混凝土性能退化研究[J].中国矿业大学学报,2009,38(1):25-29.
[56]林建宏,陈舜田,蔡秋雄.钢筋混凝土柱受火害后之行为[R].NSC77-0410-E011-09,台北:国科会专题研究计划报告,1989.
[57]林建宏,陈舜田,黄东开.受轴力钢筋混凝土柱火害后之力学行为[R].NSC77-0410-E011-13,台北.国科会专题研究计划报告,1990.
[58]陈舜田,林建宏.火害后钢筋混凝土柱构件之力学行为[R].NSC77-0410-E011-21,台北:国科会专题研究计划报告,1997.
[59]高金盛,陈舜田.火害后钢筋混凝土梁强度与劲度之衰减[J].中国土木水利工程学刊,1996,8(3):371-386.
[60]林英俊,陈舜田,林庆荣.火害后钢筋混凝土梁之剪力强度[R].NSC77-0410-E011-13,台北:国科会专题研究计划报告,1990.
[61]陈舜田,何象鏞.钢筋混凝土梁火害后力学行为研究[R].NSC77-0410-E011-09,台北:国科会专题研究计划报告,1989.
[62]林英俊,陈舜田.高强钢筋混凝土梁火害后挠曲行为之研究[R].NSC77-0410-E011-09,台北:国科会专题研究计划报告,1992.
[63]陈舜田,谢沧海.有限元素分析钢筋混凝土构件受火害后之力学行为[R].NSC77-0410-E011-13,台北:国科会专题研究计划报告,1989
[64]陆洲导,朱伯龙.混凝土结构火灾后的检测方法研究[J].工业建筑,1995,25(12):37-41.
[65]陈治平.超声-回弹综合法在受火灾混凝土结构检测中的应用[J].华侨大学学报:自然科学版,1996,17(1):35-39.
[66]杜红秀,张雄,韩继红.混凝土构筑物的火灾危害与损伤检测评估[J].建筑材料学报,1998,1(2):175-181.
[67]阎继红,胡云昌,林志伸.回弹法和超声回弹综合法判定高温后混凝土抗压强度的试验研究[J].工业建筑,2001,31(12):46-47.
[68]吕天启,赵国藩,林志伸,等.应用回弹超声方法评定火灾高温静置混凝土抗压强度的试验研究[J].混凝土,2002,154(8):21-23.
[69]陈治平.超声-回弹综合法在受火灾砼结构检测中的应用[J].华侨大学学报:自然科学版,1996,17(1):35-39.
[70]李敏,钱春香,王珩,等.高强混凝土火灾后性能变化规律及无损检测方法研究[J].东南大学学报:自然科学版,1998:421-427.
[71]贾峰.灾害结构混凝土强度现场检测方法研究[D].上海:同济大学,1994.
[72]谢正良,陆洲导.逐层回弹法检测火灾后混凝土强度[J].结构工程师,2006,22(4):81-85.
[73]陆洲导,余江滔,李灿灿.火灾后混凝土结构损伤检测方法的探讨[J].工业建筑,2006,36(1):88-90.
[74]李守雷,徐志胜,常玉锋,等.火灾后RC简支梁的动力性能试验研究[J].武汉化工学院学报,2005,27(4):27-29.
版权所有：© 2023 中国地质图书馆 中国地质调查局地学文献中心