混凝土抗高温性能资料

三面高温梁的极限弯矩-温度关系
2.轴心受压构件
轴心受压柱在四面受火情况下的极限承载力随温度 的升高而降低，在三面高温情况下进行恒温加载试验， 试件的极限承载力随温度的升高而下降，降低的幅度 小于四面高温的情况。 3.压弯构件 对称截面构件的极强偏心距在常温时为零，随着温 度的升高，极强偏心距逐渐向低温侧漂移。 压弯构件的极限轴力-弯矩包络图，在常温状态时 对轴力轴对称，在高温下曲线不再对称，其峰点随温度 升高而逐渐往右下方移动。
两面高温偏压构件比 三面高温构件有更高 的承载力。
4.不同荷载（内力）-温度途径的影响
19.5.2 超静定结构
常温条件下的连续梁，在荷载作用下一般首先在支座截面出 现塑性铰，其次才在跨中出现塑性铰，形成机构后破坏。在高温情 况下，首先在跨中出现塑性铰，支座截面形成塑性铰较晚。 常温和高温情况下，连续梁的破坏机构相同，但是塑性铰出 现的次序恰好相反。
混凝土棱柱体或圆柱体的受压应力-应变全曲 线，随试验温度的增高而趋向扁平，峰点显著下移 和右移，即棱柱体高温抗压强度和峰值应变增大。
高温时混凝土的棱柱体抗压强度和峰值应变
初始弹性模量 和峰值变形模 量都随温度升 高而单调下降， 且数值很接近， 在降温过程中 很少变化。
泊松比 随温度 升高而 减小。
抗高温性能
因火灾“受伤”琴桥进行混凝土修复“手术”
火灾导致桥洞混凝土梁板炭化，致使梁板出现大面积剥落、 露筋、裂缝、预应力下降现象，桥梁“受伤”较重，降低了使用 寿命。
过火后 的立柱 表面混 凝土 火灾后 楼板
火灾后 预应力 管道
19.1 结构抗高温的特点
抗高温（火）的钢筋混凝土结构具有下 述特点： 1.不均匀温度 2.材料性能的严重恶化 3.应力-应变-温度-时间的耦合本构关系 4.截面应力和结构内力的重分布
抗拉强度与抗压 强度随温度变化 规律不同，其比 值不是一个常数， 在T=300~500℃ 之间出现最小值。
高温是钢筋和混凝土的粘结强度
钢筋和混凝土的粘结 强度随试验温度升高而 降低的趋势与抗拉强度 相似。高温时粘结强度 因钢筋表面形状和锈蚀 程度而有较大差别。
19.4 混凝土的耦合本构关系
两种极端的、基 本的应力-温度途径： 1.OAP——先升温 后加载，或称恒温 加载途径。 2.OBP——先加载 后升温，或称恒载 下升温途径。
升温达预定 值后降温， 膨胀的变形 逐渐回缩。
随温度增 高而缓慢 增大，在 100℃出 现一尖峰。
升温至一 定值后降 温，导热 系数不能 恢复至原 有值，而 是继续减 小，但变 化幅度不 大。
随温度增高 而减小，在 100℃出现 一深谷。
19.2.3 热传导方程和温度场的确定
确 定 截 面 温 度 场 的 一 般 方 法 ①简化成稳态的和线性的一维或二维问题， 求解析解。 ②用有限元法或差分法，或二者结合的方 法，编制计算机程序进行数值分析。 ③制作足尺试件进行高温试验，加以实测。 ④直接利用有关设计规程和手册所提供的 温度场图表或数据。
19.3 材料的高温力学性能
19.3.1 钢材的性能
不同钢材的高温拉伸曲线
当T≤200℃时，弹性 模量下降有限，T在 300~700℃间迅速下 降，T=800℃时弹性 模量很低，一般不超 过常温下模量的10%。
19.3.2 混凝土的基本性能
立方体抗压强度： T=100℃——抗压强度下降；
T=200~300℃——强度比T=100℃时有提高， 甚至可能超过常温强度；
19.4.1 抗压强度的上、下限
恒载升温途 径下的抗压 强度连线， 为各种途径 下抗压强度 的上包络线
混凝土高温抗压强度的上、下限
恒温加载途 径下的抗压 强度连线， 为各种途径 下抗压强度 的下包络线
19.4.2 应力下的温度变形和瞬态热应变
瞬态热应变在升温阶 段随温度而加速增长， 且约与应力水平成正 比，在降温阶段则近 似常值。
T>400℃以后——强度急剧下降； T>600℃后——强度持续下降； T>800℃后——强度值所剩无几，且难有保 证。 高温作用造成混凝土的强度损失和变形性能恶化 的主要原因是：①水分蒸发后形成的内部空隙和裂缝； ②粗骨料和其周围水泥砂浆体的热工性能不协调，产 生变形差和内应力；③骨料本身的受热膨胀破裂等， 这些内部损伤的发展和积累随温度升高而更趋严重。
ຫໍສະໝຸດ Baidu ( , T ) T ( / f c , T ) cr ( / f cT , T , t )
将式（19-15）代入得：
( , T ) th (T ) tr ( / f c , T ) cr ( / f cT , T , t )
混凝土的高温本构关系要解决应力（σ）、应变（ε） 、温度（T） 和时间（t）等4个因素的相互耦合关系。
19.5构件的高温性能和抗高温验算
19.5.1 压弯构件
1.受弯构件
拉区高温的试件 在恒温加载途径下， 材料强度因升温而有 不同程度的下降，试 件破坏时的高温极限 弯矩和常温下极限弯 矩的比值随试验温度 的升高而降低。 压区和侧面高温 试件的高温承载力大 大高于拉区高温的试 件。
19.2 截面温度场
19.2.1温度-时间曲线
国际标准组织（ISO）建 议的建筑构件抗火试验 计算式为：
T T0 345lg(8t 1)
T0
——初始温度，一般取为20℃； ——燃烧后t分钟时的温度。
T
19.2.2 材料的热工性能
平均线膨胀系数 质量热容或称比热容 热导率或称导热系数 质量密度 热扩散率 钢材的热工性能：随温度的升高膨胀变形大致按线性 增加，平均线膨胀系数变化不大；比热容逐渐有所增 大；导热系数近似线性减小，变化幅度较大；质量密 度变化很小。
0AP——恒温加载途径。
0BQ——恒载升温途径。
19.4.3 短期高温徐变
在起始阶段 （t<60min）增长较 快，往后逐渐减慢， 持续数日仍有增加。 高温徐变与应力水平 约成正比增加，但随 温度升高而加速增长。
19.4.4 耦合本构关系
混凝土在应力和温度的共同作用下所长生的应 变值，由三部分组成：恒温下应力产生的应变，恒 载（应力）下的温度应变和短期高温徐变，总应变 为：