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配置Fe-SMA的钢筋混凝土梁火灾后受力性能试验研究OA

Experimental study on post-fire mechanical performance of concrete beams reinforced with Fe-SMA rebars

中文摘要英文摘要

内置于钢筋混凝土(RC)梁内的铁基形状记忆合金(Fe-SMA)筋在火灾高温下可以被主动激励,其产生的预应力能有效改善火灾后RC梁的受力性能.为研究Fe-SMA与普通钢筋混合配筋混凝土梁火灾后受力性能,设计并制作16根足尺试验梁,其中2根为室温对照组、14根在荷载水平0.3和0.5下受火1 h或1.5 h后冷却至室温再加载,考虑了Fe-SMA替换根数(0~3)和保护层厚度(25 mm和35 mm)等参数的影响.试验结果表明:在持荷受火条件下,由于裂缝的产生,单纯增大保护层厚度并不能明显降低内部钢筋温度;将部分受拉钢筋等截面替换为6%预拉伸的Fe-SMA筋后,在受火60~90 min时,混凝土梁截面升温速率放缓;混合配置Fe-SMA筋可显著改善火灾后混凝土梁的剩余承载力,较普通钢筋混凝土梁最高提高17.9%;配置2根Fe-SMA筋时,混合配筋梁在荷载水平0.3下受火1 h后的剩余承载力甚至略超室温对照组;低荷载水平(0.3)下混合配筋梁火灾后的初始刚度可部分恢复,但高荷载水平(0.5)和长受火时间(1.5 h)下回复应力作用减弱,刚度提升不明显.

Iron-based shape memory alloy(Fe-SMA)rebars embedded in reinforced concrete(RC)beams can be activated at fire exposure to create prestress and improve the post-fire mechanical performance.To study the mechanical properties of hybrid Fe-SMA/steel RC beams,post-fire bending tests were conducted on 16 full-scale specimens,including two ambient-temperature controls and 14 beams exposed to fire for 1.0 h or 1.5 h under load levels of 0.3 and 0.5.The effects of Fe-SMA replacement(0-3)and concrete cover thickness(25 mm and 35 mm)were investigated.The results show that,under sustained loading,increasing cover thickness alone does not significantly reduce the rebar temperature due to fire-induced cracking.Replacing part of the tensile reinforcements with 6%prestrained Fe-SMA rebars reduces the section heating rate during 60-90 min of fire exposure.Fe-SMA reinforcement increases the residual load capacity by up to 17.9%compared with conventional RC beams.With two Fe-SMA rebars,the residual capacity after 1 h fire exposure at a load level of 0.3 is slightly higher than that of the ambient control.Partial recovery of initial stiffness is observed at the 0.3 load level,whereas stiffness improvement becomes limited at the 0.5 load level and 1.5 h fire exposure due to the weakened recovery stress effect.

郑逸川;董志强;朱虹;崔础石

东南大学 混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室,江苏 南京 211189||东南大学 智慧建造与运维国家地方联合工程研究中心,江苏 南京 211189东南大学 混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室,江苏 南京 211189||东南大学 智慧建造与运维国家地方联合工程研究中心,江苏 南京 211189东南大学 混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室,江苏 南京 211189||东南大学 智慧建造与运维国家地方联合工程研究中心,江苏 南京 211189东南大学 混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室,江苏 南京 211189||东南大学 智慧建造与运维国家地方联合工程研究中心,江苏 南京 211189

建筑与水利

混凝土梁Fe-SMA受火试验静力试验回复应力形状记忆效应火灾后受力性能

concrete beamFe-SMAfire teststatic testrecovery stressshape memory effectpost-fire mechanical properties

《建筑结构学报》 2026 (6)

87-96,10

国家重点研发计划(2024YFD1600404),江苏省优秀青年基金项目(BK20230088),国家自然科学基金面上项目(52378139),东南大学至善青年学者项目(2242025RCB0007).

10.14006/j.jzjgxb.2025.0634

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