高温喷水冷却后钢筋再生卵石混凝土梁受力性能试验及剩余承载力评估.pdf

分类号:TU375.1UDC _密级高温喷水冷却后钢筋再生卵石混凝土梁受力性能试验及剩余承载力评估学科专业结构工程 高温喷水冷却后钢筋再生卵石混凝土梁受力性能试验及剩余承载力评估摘要钢筋再生卵石混凝土梁是钢筋再生混凝土结构中的一种构件，因其力 学性能好且符合可持续发展战略要求而具有很好的应用前景。喷水作为实 际消防工程中常用的灭火方式，目前关于高温后钢筋再生卵石混凝土梁在 此种冷却方式下的复杂受力机理问题及安全评估理论尚无文献报道。因此,为了对火灾后建筑物的可靠性鉴定、承载力复核以及加固修复提供可靠的 依据，开展此方面的研究很有必要。本文主要的工作如下：首先，对钢筋和再生卵石混凝土进行了高温喷水冷却后的力学性能测 试，获取了各材料的物理及力学性能指标；其次，以温度、再生卵石粗骨 料取代率(简称取代率)、冷却方式和剪跨比为变化参数，对28根钢筋再 生卵石混凝土梁试件进行了高温喷水冷却后的静力加载试验，观察了试件 的破坏形态，获取了各项力学性能指标，分析了各变化参数对力学性能的 影响，并探讨了承载力的计算方法；最后，基于试验研究和理论分析，对 高温喷水冷却后钢筋再生卵石混凝土梁剩余承载力的评估方法进行了初步 探讨。取得以下主要成果：(1)高温喷水冷却后，试件外观特征发生了变化，包括表面颜色的改 变、温度裂缝的产生、混凝土的爆裂和剥落以及钢筋的裸露；随着温度的 升高，钢筋的强度指标呈先增大后减小的变化趋势。(2)高温喷水冷却后，再生卵石混凝土在轴压力作用下发生了劈裂破 坏，其峰值应力、峰值应变和弹性模量发生了退化；基于试验数据，构建 了抗压强度的计算模型，其计算结果与试验结果吻合较好。(3)高温喷水冷却后，钢筋再生卵石混凝土梁在静力作用下发生了弯 曲破坏和斜压破坏；温度和剪跨比对其力学性能影响显著；取代率越高，其力学性能总体上越好；冷却方式主要对其承载力、初始刚度和峰值挠度 产生影响。(4)基于国内外常温下普通钢筋混凝土梁承载力的计算理论，通过引 入材料强度变化系数，提出了高温喷水冷却后钢筋再生卵石混凝土梁承载 力的计算方法，并建议采用修正后的欧洲规范计算其承载力。(5)基于试验研究和理论分析，给出了高温喷水冷却后钢筋再生卵石 混凝土梁剩余承载力的评估方法。本文取得的研究成果对火灾后建筑物的可靠性鉴定、承载力复核以及 加固修复具有一定的参考价值。本文得到国家自然科学资金项目(51578163),广西八桂学者专项经 费资助项目(201979号)的资助。关键词：钢筋再生卵石混凝土梁高温喷水冷却受力性能剩余承载 力评估方法MECHANICAL BEHAVIOR TEST AND RESIDUAL BEARING CAPACITY EVALUATION OF RRPACB AFTER SUBJECTEDTO HIGH TEMPERATURE AND WATER COOLINGABSTRACTReinforced recycled pebble aggregate concrete beam(RRPACB)is a component of reinforced recycled aggregate concrete structures,which have a good application prospect because of its good mechanical behavior and consistent with the requirements of sustainable development strategy.However,water spray as a common fire extinguishing method in practical fire engineering,there is no literature on the complex mechanical problem and safety assessment theory of RRPACB after subjected to high temperature under this cooling method.Therefore,in order to provide a reliable basis for reliability identification,bearing capacity review and reinforcement repair of buildings after fire,it is necessary to carry out this research.The main work is as follows:Firstly,the mechanical properties of steel bar and recycled pebble aggregate concrete(RPAC)after subjected to high temperature and water cooling are tested,and the physical and mechanical properties indexes of each material are obtained.Secondly,the static loading test of 28 RRPACB specimens after subjected to high temperature and water cooling is carried out with temperature,recycled pebble aggregate replacement ratio(abbreviated as replacement ratio),cooling method and shear span ratio as parameters.The failure modes of the specimens are observed,and the mechanical properties indexes are obtained infrom the test.Furthermore,the effects of various parameters on the mechanical properties are analyzed,and the calculation method of bearing capacity is proposed.Finally,based on experimental research and theoretical analysis,the method for evaluating the residual bearing capacity of RRPACB after subjected to high temperature and water cooling is discussed.The main results are as follows:(l)After high temperature and water cooling,the appearance characteristics of the specimens have changed,including the change of surface color,the generation of temperature cracks,the bursting and peeling of concrete and the bareness of steel bar.With the increase of temperature,the strength index of steel bar increases first and then decreases.(2)After high temperature and water cooling,the failure mode of RPAC is splitting failure under axial loading,and its peak stress,peak strain and elastic modulus are degraded.Based on the experimental data,a calculation model of compressive strength is constructed,and the calculated results agree well with the experimental results.(3)After high temperature and water cooling,the failure modes of RRPACB are bending failure and diagonal compression failure under static loading.The temperature and shear span ratio have significant effects on the mechanical properties.Additionally,the higher the replacement ratio,the better the mechanical properties in general.Furthermore,the cooling method mainly affects its bearing capacity,initial stiffiiess and peak deflection.IV(4)Based on the calculation theory of bearing capacity of normal reinforced concrete beam at normal temperature at domestic and foreign,the calculation method of bearing capacity of RRPACB after subjected to high temperature and water cooling is proposed by introducing the coefficient of variation of material s任ength,and it is recommended to use the revised European code to calculate the bearing capacity of RRPACB.(5)Based on experimental research and theoretical analysis,the evaluation method of residual bearing capacity of RRPACB after subjected to high temperature and water cooling is given.The research results obtained in this dissertation have certain reference value fbr reliability identification,bearing capacity review and reinforcement repair of buildings after fire.This dissertation is sponsored by the National Natural Science Foundation Project of China(NO:51578163)and the Special Funding Project of Guangxi Bagui Scholar(NO:2019 79).KEY WORDS:reinforced recycled pebble aggregate concrete beam;high temperature;water cooling;mechanical behavior;residual bearing capacity;evaluation methodv目录摘要.IABSTRACT.Ill第一章绪论.11.1 研究背景和意义.11.1.1 再生混凝土的应用.11.1.2 建筑火灾的危害及灾后评估.21.2 国内外研究现状.31.2.1 高温后钢筋力学性能.31.2.2 高温后再生混凝土力学性能.31.2.3 高温后钢筋再生混凝土梁力学性能.61.2.4 火灾后建筑结构的安全评估.71.3 高温后钢筋再生混凝土梁研究的不足.71.4 本文主要研究工作.81.4.1 研究目的.81.4.2 主要内容.81.4.3 论文研究思路.81.5 本文创新点.9第二章高温喷水试验研究.112.1 概述.112.2 试验设计.112.2.1 试验材料.112.2.2 试件设计.122.2.3 试件制作.132.3 高温及喷水处理.14231高温加热.142.3.2喷水处理.152.4 高温试验结果.162.4.1 表观变化.16VI2.4.2 质量变化.182.5 高温喷水冷却后钢材力学性能.202.5.1 试验概况.202.5.2 试验结果及分析.202.6 本章小结.21第三章高温喷水冷却后再生卵石混凝土力学性能试验及抗压强度计算.233.1 概述.233.2 试验装置及加载方法.233.3 试验结果.243.3.1 试件破坏过程及形态.243.3.2 应力-应变曲线.25333平均应力-应变曲线.26334力学性能指标.273.4 试验结果分析.283.4.1 峰值应力.283.4.2 峰值应变.293.4.3 弹性模量.303.4.4 应变延性.313.4.5 实际耗能.323.5 损伤演变分析.343.5.1 损伤原理.343.5.2 初始损伤.343.5.3 损伤演变分析.353.6 应力一应变本构方程.383.6.1 无量纲化应力-应变曲线.38362高温喷水冷却后再生卵石混凝土本构方程.383.7 残余抗压强度计算.393.7.1 采用现有研究成果计算本文试件.393.7.2 基于现有研究修正的抗压强度计算公式.40VII3.8 本章小结.41第四章高温喷水冷却后钢筋再生卵石混凝土梁受力性能试验及承裁力计算.434.1 概述.434.2 试验装置及加载方法.434.3 试验结果.444.3.1 试件破坏过程及形态.444.3.2 荷载一挠度曲线.474.3.3 特征点参数.484.4 试验结果分析.494.4.1 剩余承载力.494.4.2 峰值挠度.514.4.3 初始刚度.524.4.4 延性.544.4.5 耗能.554.5 损伤演变分析.574.5.1 损伤原理.574.5.2 损伤演变分析.574.6 剩余承载力计算.594.6.1 高温喷水冷却后材料强度回归分析.604.6.2 基于现有规范修正的承载力计算公式.614.6.3 计算结果分析.634.7 本章小结.64第五章高温喷水冷却后钢筋再生卵石混凝土梁剩余承载力评估.665.1 概述.665.2 评估程序.665.2.1 初步调查和初步评估.665.2.2 详细评估.675.2.3 评估报告.675.3 钢筋再生卵石混凝土梁外观特征.67VIII5.4 钢筋强度折减系数.675.5 再生卵石混凝土抗压强度和弹性模量折减系数.685.6 钢筋再生卵石混凝土梁剩余承载力折减系数.685.7 回弹法检测高温喷水冷却后再生卵石混凝土的抗压强度.695.7.1 检测方法及结果.695.7.2 结果分析.705.7.3 抗压强度与换算强度的对比关系.725.7.4 抗压强度与回弹值的回归分析.735.8 本章小结.74第六章结论与展望.766.1 主要研究成果.766.2 有待进一步研究的科学问题.77参考文献.79致谢.86攻读学位期间发表的学术论文、所获荣誉及参与的科研项目.87IX广西大学硕士学位论文高温喷水冷却后钢筋再生卵石混凝土梁受力性能试验及乘I余承载力评估第一章绪论1.1 研究背景和意义1.1.1 再生混凝土的应用随着建筑的飞速发展以及城镇化的加速推进，改建或扩建产生的建筑垃圾与日俱增（见图。据统计，美国、中国和英国每年产生的建筑废料分别达到136、100和 30百万吨，而中国的废弃混凝土回收利用率只有5%山。在建筑垃圾泛滥成灾、废弃混 凝土回收利用率低的背景下，一种叫废旧混凝土再生利用关键技术的诞生催生了人们对 绿色环保观念的转变。再生混凝土是一种新型的建筑材料，其利用废弃的混凝土为原材 料生产再生粗（细）骨料（见图1-2）,然后将再生骨料部分或全部替代天然骨料配制 而得到的。再生混凝土关键技术的应运而生，不仅改变了建筑垃圾成灾的现状，同时 极大程度地解决了建筑资源紧缺的问题，具有非常好的环境、经济和社会综合效益。近年来，国内外关于常温下再生混凝土各方面性能研究已比较系统、成熟，包括再 生骨料的基本物理性能研究肘、再生混凝土单轴受力状态下的基本力学性能研究、再生混凝土多轴受力状态下的力学性能研究口4叫等。再生混凝土不仅在材料层面上取得 了丰硕成果，同时在构件口%24、节点磔-27和结构体系28-29上取得了重大突破，大家普遍 认为经过科学、合理设计的再生混凝土结构具有较好的压、弯、剪、扭等力学性能。随 着再生混凝土技术的成熟以及实际工程的需要，再生混凝土已开始被推广应用到高层建 筑中，如2009年青岛市建成的海逸景园】、2017年上海市建成的五角场镇340街坊商 业办公用房四等。图1-1建筑垃圾图1-2再生骨料生产Fig.1-2 Production of recycled aggregateFig.1-1 Construction rubbish广西大学硕士学位论文高温喷水冷却后钢筋再生卵石混凝土梁受力性能试验及剩余承载力评估1.1.2 建筑火灾的危害及灾后评估随着经济的快速发展、建筑的高度集中以及城镇化的加速推进，火灾己悄然成为危 害人类最大的灾害之一田】。近年来，国内外火灾事故的发生屡见不鲜，直接造成的人员 伤亡、经济损失等无比惨重。比如，1974年巴西的焦马大楼火灾，因空调器电线短路导 致1225层的可燃物燃烧殆尽，直接造成179人死亡、经济损失高达300余万美元；2018 年，中国哈尔滨的某酒店火灾（见图1-3）,最终导致20人死亡。由于财产的集中以及 高层、超高层建筑的拔地而起，未来我国建筑火灾的发生将处于一个较长时期的增长趋 势34。建筑火灾的发展具有一定的规律性，分别经历了引发期、旺盛期以及衰竭期，而火 灾后混凝土的损伤又具有随机性和非线性的特点【3%这导致灾后建筑结构的受力状况变 得极为复杂。因此，如何快速进行火灾后结构或构件的受损评估和加固修复成为工程实 践中亟待解决的问题。近年来，改进的回弹法、钻芯法和超声波法已成为国内外学者评 估灾后混凝土受损的重要手段，同时通过揭示灾后结构或构件受力性能的退化规律对防 火设计与火灾后的评估修复具有重要的参考依据。然而，国内外关于再生混凝土材料及 其构件在高温（火灾）后的力学性能研究主要针对自然冷却方式下的。但是，在实际工 程中，常用喷水的方式对火灾进行灭火（见图1-4）,而喷水后再生混凝土材料及其构 件的力学性能变得更为复杂。因此，仅通过研究高温后再生混凝土材料及其构件在自然 冷却状态下的力学性能是不足以指导再生混凝土在实际工程的应用。由此可见，开展高 温喷水冷却后再生混凝土材料及其构件的力学性能研究是十分必要的，其对该类结构或 构件的防火设计与火灾后的评估修复具有重要的参考依据。图1-3哈尔滨某酒店火灾 图1-4消防喷水Fig.1-3 A hotel fire in HarbinFig.1-4 Fire sprinkler2广西大学硕土学位论文高温喷水冷却后钢筋再生卵石混恭土梁受力性施试验及剩余承载力评估1.2 国内外研究现状钢筋再生混凝土梁是指由钢筋和再生混凝土组合而成的新型构件，其构造简单、施 工便利，不仅具有良好的力学性能，同时实现了建筑垃圾的循环利用，是再生混凝土应 用的重要组成部分。目前，国内外对普通钢筋混凝土梁高温后力学性能的研究比较成熟,而对钢筋再生混凝土梁高温后力学性能的研究仍处于初步探索阶段，且关于高温喷水冷 却后钢筋再生混凝土梁力学性能的研究尚无文献报道。因此，开展高温喷水冷却后钢筋 再生混凝土梁力学性能的研究对再生混凝土的深入研究和推广应用具有重要的参考价 值。基于此，本文将以钢筋再生混凝土梁为研究对象，对国内外与此相关的研究现状进 行综述。1.2.1 高温后钢筋力学性能沈蓉等36研究了两种加热方式（裸露加热和埋入混凝土加热）、三种冷却方式（炉 内冷却、空气冷却和喷水冷却）对高温后钢筋力学性能的影响，结果表明：冷却方式对 钢筋强度影响较大，而对弹性模量影响不明显，其中空气冷却和喷水冷却下钢筋的强度 大于炉内冷却钢筋的强度。余志武等研究了新皿钢筋经历了 100。4000。（：后的力学性能，认为钢筋的屈服 强度、极限强度和弹性模量在400P以前无明显变化，400（后随着温度的升高逐渐下 降。张有桔等的研究了高温后Q235钢材在两种冷却方式下（自冷和水冷）的力学性能，结果表明：自然冷却对钢筋的力学性能无明显影响，而浸水冷却对钢筋的力学性能影响 显著，特别是经历600。（2高温水冷后的钢筋，其伸长率显著下降。吴波等如基于高温后钢筋强度的大量试验数据，建立了高温后钢筋相对残余强度的 定量模型，为火灾后钢筋混凝土结构的可靠性评估提供了重要的参考依据。公伟等阿、孙传智等研究了高温后600MPa级高强钢筋的力学性能，结果表明 600吧前钢筋的力学性能变化不大，600（后钢筋的屈服强度和极限强度随温度的升高逐 渐减小。其中，公伟研究得到700P、800（后钢筋的屈服强度相比常温时分别下降了 20%和 40%o1.2.2 高温后再生混凝土力学性能20世纪50年代开始，国内外便对高温后普通混凝土的力学性能展开了一系列研究，并为火灾后混凝土结构的防火设计和加固修复提供了重要的参考依据。而相比高温后普 3广西大学硕士学位论文高温喷水岭却后钢筋再生卵石混凝土梁受力性能试险及剩余承载力评估通混凝土，高温后再生混凝土力学性能的研究起步较晚。再生骨料因其破碎过程中产生 的微裂缝、微孔洞以及表面附着的水泥基图】，必然导致其配制的再生混凝土在高温后的 力学性能与高温后普通混凝土的力学性能存在着差异。为此，再生混凝土与普通混凝土 在高温后力学性能的差异成为研究的热点。（1）国外研究：Terror以废弃玻璃为再生骨料来源，研究了 700（高温后再生玻璃粗骨料混凝土、再生玻璃细骨料混凝土以及再生玻璃粗、细骨料混合的混凝土的力学性能，结果表明：700。（2高温后，取代率为10%的再生混凝土力学性能更好，三种再生玻璃混凝土中再生 细骨料混凝土的力学性能最优。Zega等【】研究了 500。（3高温作用下不同变化参数（水灰比、骨料类型和受火时间）对再生混凝土高温后力学性能的影响，结果表明：当受火时间为lh时，水灰比越小，高温后再生力学性能退化越小，同时得到石英岩碎石类再生混凝土高温后力学性能最好 的结论。Marques等45以再生橡胶骨料配制了四种取代率（0%、5%、10%和15%）的再生 混凝土，并对其进行高温后的力学行为研究，研究结果表明：温度对再生橡胶混凝土力 学性能的影响大于对普通混凝土力学性能的影响，但其力学性能的退化不影响其在结构 上的应用。Xiao等46对三种温度（300。（2、500。：和800。0 和四种取代率（25%,50%,75%和100%）下的再生混凝土砌块进行了高温后的试验研究，结果表明：高温作用后，再 生混凝土砌块比普通混凝土砌块具有更好的力学性能。随后，Hachemi等研究了三种水胶比（0.6、0.42和0.27）、取代率为30%的再生 混凝土砌块高温后的力学性能，结果表明：高温后再生混凝土的力学性能与高温后普通 混凝土的力学性能相当，甚至优于普通混凝土。Kou等网研究了高温后再生混凝土的抗压强度，考察了一种水胶比（0.5）、两种 掺和物（粉煤灰和地聚物）、三种取代率（0%、50%和100%）、三种温度（300,500 和800。0,结果表明：温度较低时（300）,再生混凝土的抗压强度有所提高；温 度较高后（500。（3和800。0,再生混凝土的抗压强度下降较明显。Liu等49以温度（20800。0和取代率（0%30%和50%）为变化参数，完成了 243 个保温再生混凝土棱柱体高温后的抗压试验，获取了试件高温后的残余力学性能，并基 4广西大学硕士学位论文 高温喷水冷却后钢筋再生卵石混凝土梁受力性耗试验及剩余承栽力评佶于试验结果提出了应力-应变本构关系，结果表明：400。：后，再生混凝土的抗压强度、弹性模量显著下降，且弹性模量下降得更明显；所提出的应力-应变本构方程，计算值 和试验值吻合较好。Yang等【5。】对60个再生混凝土试块进行了高温后的静力加载试验，经历的温度包括 常温、300。（3、40（TC和500,考虑的取代率有0%、30%、50%、70%和100%,恒温 时长为6h,结果表明：取代率对再生混凝土高温后的力学性能影响不大，最后基于试验 结果建立了高温后再生混凝土的应力-应变关系。（2）国内研究：肖建庄等421以温度（20。（2800。0和再生粗骨料取代率（0%100%）为变化参数,先后完成了 310个再生混凝土试块高温后的抗压、抗折试验，并基于试验实测数据提出 了高温后再生混凝土抗压强度、抗折强度的计算模型，结果表明：随着温度的升高，再 生混凝土的抗压强度、抗折强度逐渐下降，而取代率对抗压强度、抗折强度的影响不明 显。谢汇等画研究了 45（TC高温后再生混凝土的力学性能，结果表明：高温作用后，与 普通混凝土相比，再生混凝土具有更好的抗压性能，但其质量损失更严重；同时发现，取代率越大，试件的抗压强度和质量损失越大。徐明等国对144个再生混凝土立方体试块进行了 20。（2800。（2高温后的抗压强度试 验，研究结果表明：当温度低于300。（2和温度达到800。（：时，再生混凝土抗压强度的退 化幅度与普通混凝土相当；当温度在300（600（之间时，再生混凝土抗压强度退化幅 度明显大于普通混凝土。此后的2015年，徐明等恪56分别以再生混凝土骨料、再生砂 浆细骨料制作了 240个再生混凝土试块，并完成了再生混凝土试块高温后的静力加载试 验，研究结果表明：历经的温度越高，再生混凝土的峰值应力、弹性模量越小，但其应 力应变曲线越趋于扁平；再生骨料取代率越大，再生混凝土的峰值应力、弹性模量越 小，但其峰值应变和脆性越大。苏益声等【57】完成了 24个再生混凝土高温后的单周静力加载试验，结果表明：高温 后，再生混凝土的峰值应力和弹性模量均发生了退化，但其峰值应变增大；取代率对高 温后再生混凝土力学性能的影响不明显，变化幅度在15%以内。此后的2015年，他们 进行了 120个圆柱体高温后的常规三轴加载试验，得到高温后再生混凝土的应力-应变 曲线随着侧向围压值的增大而逐渐趋于饱满的结论，最后基于试验结果拟合了高温后再 5广西大学硕士学位论文高温啧水岭却后钢筋再生卵石混泉土梁受力性能试验:及剩余承载力评估生混凝土三轴受压本构方程的。冯超等啊研究了高温后再生混凝土的抗压强度和微观结构变化，结果表明：温度在 400。（3前，天然混凝土比再生混凝土具有更好的抗压强度和高温稳定性，而400。（2后则 相反。万夫雄等网研究了再生混凝土棱柱体高温后的变形性能，结果表明：温度越高，应 力-应变曲线下降段越趋于平缓，峰值应变越大。吴耀鹏等】研究了三种水胶比（0.34、0.4和0.5）再生混凝土高温后的抗压强度，结果表明：水胶比越小，高温后再生混凝土抗压强度下降越大。陈宗平等62研究了两种骨料类型（卵石和碎石）的再生混凝土棱柱体高温后的力学 性能，并根据温度和质量烧失率分别提出了抗压强度的计算方法，结果表明：温度对再 生卵石混凝土力学性能的影响小于对再生碎石混凝土力学性能的影响，所提出抗压强度 的计算方法其计算值和试验值吻合较好。1.2.3 高温后钢筋再生混凝土梁力学性能目前，国内外关于钢筋再生混凝土梁高温后力学性能的研究比较少。因此，为更好 地开展本文研究，笔者将近年来关于钢筋再生混凝土梁在高温下及高温后力学性能的研 究一并归纳总结。东南大学的黄正等画对不同取代率（0%、50%和100%）的6根足尺钢筋再生混凝 土梁进行了高温抗弯试验研究，获取了各试件的受力性能指标，深入分析了试件的实测 截面温度场、跨中挠度和极限耐火时间，并基于截面温度场提出了高温下钢筋混凝土梁 的耐火极限计算方法。结果表明：再生混凝土可以有效提高试件的耐火极限，且荷载比 越小、保护层越厚，试件的耐火极限越好。北京建筑工程学院的邓京京题完成了 2根足尺的钢筋再生混凝土梁的抗火试验，同 时利用ANSYS有限元软件进行了温度场模拟，并对比分析了计算结果和试验结果，结 果表明：高温作用下，与普通钢筋混凝土梁相比，钢筋再生混凝土梁具有更好的抗火能 力，且其受力破坏时的挠度变形更慢。东南大学的徐明等的对9根不同取代率的钢筋再生混凝土梁进行了高温下的受剪 试验研究及理论分析，结果表明：高温下钢筋再生混凝土梁的破坏形态与普通钢筋混凝 土梁相似，但钢筋再生混凝土梁比普通钢筋混凝土梁具有更好的耐火极限，且取代率越 大、荷载比越小，试件的耐火极限越好。6广西大学硕士学位论文高温喷水冷却后钢筋再生卵石混凝土梁受力性舱试验及刎余承载力评估广西大学的陈宗平课题组166确完成了 34根钢筋再生混凝土梁高温后的静力加载试 验，考虑了温度（常温、200、400（和600）、取代率（0%、30%、70%和100%）、混凝土强度（C30和C50）和剪跨比（1.2和2.0）四种变化参数，通过试验揭示了高温 后钢筋再生混凝土梁的破坏机理，深入分析了各变化参数对力学性能的影响，最后基于 试验结果提出了高温后钢筋再生混凝土梁承载力的计算方法。结果表明：高温后钢筋再 生混凝土梁的力学性能并不差于高温后普通钢筋混凝土梁的力学性能。1.2.4 火灾后建筑结构的安全评估火灾是一种极具毁灭性的灾害，其发生的频率与日俱增。火灾后的建筑物，无论是 外观还是结构内部均发生不同程度的损伤，仅从宏观上是很难评判建筑物是否能够继续 正常使用，从而导致实际工程很难对火灾后建筑结构的安全可靠性作出正确的评判。目 前，国外一些发达国家对火灾后建筑结构的安全评估理论研究比较成熟，且制定了相应 的标准、规范或规程。而我国，虽然对火灾后建筑结构或构件的基本力学性能展开了较 为系统的研究，但对火灾后建筑结构的安全评估方法或理论比较匮乏，相应的标准、规 范或规程比较少，且关于火灾（高温）后钢筋再生混凝土结构的安全评估理论尚处于空 白状态。上海市建筑科学研究院等编制了火灾后混凝土构件评定标准69,并相应给出了 评定的程序和评定的标准，对火灾后建筑物的安全评估和加固修复具有很好的参考价值 和依据。中国工程建设协会等参考了国内外标准，并以大量试验研究和工程现场检测等为依 据，制订了火灾后工程结构鉴定标准【75。甘肃土木工程科学研究院的魏常宝等以工程实践为研究背景，参考既有规范和目 前国内外关于火灾后建筑物损伤鉴定的研究成果，提出了火灾后混凝土结构构件损伤评 定等级。广西大学的周春恒口2通过试验研究和理论分析，对高温后型钢再生混凝土结构的评 定进行了初步探讨，其结果可为火灾后建筑物的安全评估及加固修复提供一定的参考价 值和依据。13高温后钢筋再生混凝土梁研究的不足综上所述，目前国内外关于高温后钢筋再生混凝土梁的研究主要存在以下几点不 足：首先，高温后试件的冷却方式主要集中在自然冷却，而对高温喷水冷却后再生混凝 7广西大学硕士学位论文高温喷水冷却后钢筋再生卵石混凝土梁受力性能试验及剩余承武力评估土力学性能的研究较少-7%且关于高温喷水冷却后钢筋再生混凝土梁力学性能的研究 尚处于空白状态，但是实际工程中主要采取喷水的方式进行建筑火灾灭火，喷水后混凝 土及其构件的受力状态变得更为复杂。其次，再生粗骨料类型单一，目前主要针对碎石 类粗骨料配制的再生混凝土在高温后的力学性能，而对于卵石类粗骨料配制的再生混凝 土在高温后的力学性能研究比较少，卵石作为沿海地区主要的建筑粗骨料，因其表面特 征、物理性能等与碎石存在显著的差异，必然导致这两类再生粗骨料混凝土高温后力学 性能的不同。最后，火灾后建筑结构的安全评估理论十分匮乏，对火灾后建筑物的可靠 性鉴定、承载力复核以及加固修复无可靠的依据可寻。1.4 本文主要研究工作1.4.1 研究目的根据现有研究的不足，本文以钢筋再生卵石混凝土梁为研究对象，采用喷水冷却的 方式，对高温后钢筋再生卵石混凝土梁及其材料的力学性能展开系列试验研究，以揭示 其破坏机理和损伤演变规律，并基于试验研究和理论分析对高温喷水冷却后钢筋再生卵 石混凝土剩余承载力的评估方法进行初步的探讨，期待能为火灾后建筑物的安全评估和 加固修复提供一定的参考依据。1.4.2 主要内容(1)材料层面：对30根钢筋和66个再生卵石混凝土标准圆柱体试块进行高温喷 水冷却后的力学性能测试，获取各材料的物理及力学性能指标，分析各变化参数对材料 力学性能的影响；此外，分析高温喷水冷却后再生卵石混凝土的损伤演变过程，并基于 试验结果构建其抗压强度计算模型，为后续研究提供必要的基础。(2)构件层面：对28根钢筋再生卵石混凝土梁试件进行高温喷水冷却后的静力加 载试验，揭示其破坏机理，获取其荷载-挠度曲线及各项力学性能指标，深入分析各变 化参数对其力学性能及损伤演变的影响，并提出其承载力的计算方法。(3)剩余承载力评估：基于试验研究和理论分析，对高温喷水冷却后钢筋再生卵 石混凝土梁剩余承载力的评估方法进行初步探讨。1.4.3 论文研究思路为更好展开本文研究，针对以上三个方面的研究内容，即材料层面、构件层面和剩 余承载力评估，绘制论文的总体研究框架，见图l-5o8广西大学硕士学位论文高温喷水冷却后钢筋再生卵石混凝土梁受力性能试验及剩余承载力评估图1-5论文研究框架Fig.1-5 Framework of thesis research1.5 本文创新点目前，国内外关于高温喷水冷却后钢筋再生卵石混凝土梁的复杂受力机理问题研究 尚处于空白状态，同时针对火灾后建筑物安全评估的理论十分匮乏。因此，开展本文研 究的主要创新点体现在以下几方面：（1）以再生卵石粗骨料配制再生混凝土，揭示了其在高温喷水冷却后的力学性能 和损伤发展的变化规律，提出了损伤演变与应力发展的四阶段曲线，并构建了抗压强度 的计算模型。（相关成果投稿情况：1、陈宗平，梁厚燃，宁瑙.高温喷水冷却后再生卵 石混凝土力学性能研究J.建筑结构学报，（EI源刊，在审）；2、陈宗平，梁厚燃，宁 瑞.高温喷水冷却后再生卵石混凝土损伤演变及其应力-应变本构关系J.建筑结构学报，广西大学硕士学位论文高温喷水冷却后钢筋再生卵石混凝土梁受力性能试验及剩余承栽力评估（EI源刊，在审）（2）通过试验，揭示了高温喷水冷却后钢筋再生卵石混凝土梁的复杂受力机理，获取了各项力学性能指标，深入细致地分析了各变化参数对力学性能的影响，并提出了 承载力的计算方法。（相关成果投稿情况：陈宗平，梁厚燃.高温喷水冷却后钢筋再生混 凝土梁受力性能试验及承载力计算J.土木工程学报，（EI源刊，己录待刊）（3）基于试验研究和理论分析，对高温喷水冷却后钢筋再生卵石混凝土梁剩余承 载力的评估方法进行了初步探讨，并重点分析了运用回弹法检测高温喷水冷却后再生卵 石混凝土的抗压强度。（相关成果发表情况：陈宗平，梁厚燃.回弹法评估高温喷水冷却 后再生卵石混凝土的抗压强度J.混凝土，（中文核心，已录待刊）10广西大学硕士学位论文高温喷水冷却后钢筋再生卵