预应力混凝土结构抗火性能研究综述

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发布时间：2021-09-04

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预应力混凝土结构抗火性能研究综述
薛苏泉
(上海核工程研究设计院，200233)
摘要：通过大量文献资料的研究与对比分析，对预应力混凝土结构火灾的研究现状进行了综述，包括高温(火
灾)条件下预应力钢筋和预应力混凝土结构退化规律试验研究现状、温度场的计算、构件承载力计算以及防火和灾
后处理等，展望了今后的研究方向。
关键词：预应力混凝土；抗火；温度场；防火；加固
Abstract：Based on the comparative and analytical investigation on large number of research references，the research
summarization on fire—resistant performance of the prestressed concrete structures is carried out，which includes the study
status of the deterioration law of prestressed reinforcement and prestressed concrete structure at high temperature
condition，the calculation of the temperature field，the calculation of loading capacity of structure membe~，fire prevention
and the treatment of post—disaster,etc．And the future research directions are prospected．
Key wor~ ：Prestressed concrete；Fire resistance；Temperature field；Fire prevention；Strengthening
中圈分类号：TU528 文献标识码：C 文章编号：1000-4637(2012)07-58-05
0 前言
火灾是自然和社会的一种主要灾害，对人类社
会和自然造成的破坏非常巨大。在所有火灾中，建
筑火灾造成的损失最严重，且直接影响人们的各种
活动。研究这类火灾的发生和防治，开发有效的防
火、灭火技术具有重要的意义。近年来，预应力混凝
土结构因其能适应更大的跨度，具有更大的刚度及
承载力，已广泛应用于高层建筑的预应力混凝土楼
板、大跨度板式结构及中小跨度的板梁桥。因此，开
展预应力混凝土结构的火灾反应和抗火性能研究
很有意义。20世纪60年代，美国、英格兰和荷兰等
国最先对火灾下预应力材料和构件进行了研究，许
多国家建成了能进行预应力结构抗火性能研究的
大型试验装置，并相继成立了许多预应力结构抗火
组织，如PCI、FIP等，提出了预应力结构的设计准
则。20世纪90年代起，我国也开始重视预应力结构
的高温性能研究，西南交通大学、同济大学、青岛建
筑工程学院等使用自行研制的高温试验设备，对高
温下和高温后预应力钢筋的本构模型、构件和结构
在高温下的反应以及灾后评估修复等问题进了大
量试验研究，取得了丰硕的成果。本文主要总结了
国内外火灾下(后)预应力结构的性能研究状况，并
在此基础上，对以后的研究方向进行了展望。
1 预应力钢筋的高温性能
预应力钢筋的强度在高温下的降低速率较普
通钢筋的快，在高温下还易产生预应力损失。当温
一58一
度变化时，预应力钢筋会因热胀冷缩现象而发生应
变变化。处于高温环境中的预应力钢筋，随温度升
高而产生的伸长应变与温差之间不再符合线性关
系，这是因为高温作用同时会使预应力钢筋的弹性
模量发生改变，且预应力钢筋在处于比一般温度下
的应力状态更高的高应力状态时，会引起高温下钢
材的蠕变和松弛急增，从而导致预应力?昆凝土构件
中预应力钢筋的预应力进一步损失而减少。
预应力钢筋高温性能的研究主要为以下两个
方面：① 强度：即温度对预应力钢筋名义屈服强度
和极限强度的影响。② 变形：包括不同温度下的弹
性模量、自由线膨胀、蠕变等。
1．1 强度
预应力钢筋比有明显屈服点的普通钢筋对高
温作用更加敏感。当温度不高于200％时，预应力钢
筋的强度下降较小；当温度超过200~C后，预应力钢
筋强度随温度升高而降低的速率明显加快，残余强
度比与温度基本成线性关系；超过5oo℃时，预应力
钢筋强度会有很大的损失】。
文献f2]给出了高温下高强度预应力钢丝的名
义屈服强度和极限强度与温度的关系，试验表明，
2oo℃时的强度值为室温下极限强度的88．78％，
400~C时为55．20％，600~C时为14．24％；200~C时强度
值为室温下屈服强度的86．61％，400％时为56．18
％，600~C时为12．80％，并根据本次试验结果，经回
归分析后建立了力学模型。