受火灾作用的活性粉末混凝土梁斜截面破坏机理与承载性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51878399
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    闫凯
  • 依托单位：
    山东建筑大学
  • 学科分类：
    E0810.工程防灾
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Green ultra-high performance concrete - Reactive Powder Concrete (RPC) is a new building material with great prospect. In view of the fire safety of RPC beam with oblique section, this project is studied by experimental research, theoretical analysis and numerical calculation. Firstly, shear bearing performance of RPC beams under fire will be studied, explosive spalling mechanism under a high heating rate in shear bending section will be reveal, and then control method of RPC explosive spalling will be developed. Based on fine researching the shear failure mechanism and shear bearing damage, the calculation method of fire resistance will be proposed. Secondly, the shear bearing performance of RPC damage beam after fire will be studued Shear transfer mechanism, deformation characteristics, crack development rule and failure mode will be obtained from experiment, and the theory for calculating the residual shear bearing capacity of RPC beam will be established. Finally,based on the effect of load characteristics and end constraints on the fire resistance of RPC beams under shear condition, a fire safety control theory based on structural system for RPC beam oblique section loading will be proposed, and a performance-based design method that no explosive spalling and no collapse in fire, well repairing after fire will be put forward. This project will enrich and develop the theory of fire resistance for ultra-high performance concrete, and provide scientific and technological support for ensuring the safety of RPC beam under shear conditions. It has important scientific and practical value.
绿色超高性能混凝土-活性粉末混凝土（RPC）是极具应用前景的新型建材。鉴于RPC梁斜截面承载的火灾安全性亟待研究探明，本项目以试验研究、理论分析和数值计算为手段，首先，研究火灾下RPC梁斜截面承载性能，揭示高升温速率下剪弯段RPC爆裂机理，发展RPC爆裂的控制方法，并摸清火灾下RPC梁斜截面破坏机理和承载性能损伤演化规律，提出耐火极限计算方法；其次，研究受火损伤后RPC梁斜截面承载性能，揭示其剪力传递机制，分析并掌握变形特征、裂缝发展规律和破坏形态，发展斜截面剩余承载力计算理论与方法；最后，研究荷载特性、端部约束对RPC梁斜截面抗火性能的影响，建立基于结构体系的RPC梁斜截面承载的火灾安全控制理论，提出火灾时不爆裂、火灾下不坍塌、火灾后可修复的性能化设计方法。本项目研究将丰富和发展超高性能混凝土抗火理论，为保障RPC梁斜截面承载的火灾安全提供科学和技术支撑，具有重要的科学意义和实用价值。

结项摘要

活性粉末混凝土（RPC）是极具应用前景的新型绿色低碳建材。本项目针对受火灾作用的活性粉末混凝土梁斜截面破坏机理与承载性能开展研究。通过试验研究和理论分析，揭示了火灾下RPC爆裂机理，探明了火灾下RPC梁斜截面受剪损伤演化过程和承载性能，摸清了火灾后RPC梁斜截面剪力传递机制和破坏模式，建立了RPC梁斜截面抗火设计方法。主要完成了如下5方面研究工作。.（1）开展了RPC爆裂试验，揭示了RPC高温爆裂机理，探明了蒸汽压力对RPC爆裂的主导作用，提出了分阶段干热养护消除蒸汽压力、纤维抵抗热应力的爆裂防控方法，实现了高升温速率、高应力状态下RPC爆裂完全防控。.（2）开展了RPC梁斜截面受剪静载试验，获得了斜截面失效机理与损伤演化规律，研究表明现行设计规范计算相对保守，提出了RPC梁受剪承载力计算方法。.（3）开展了RPC梁斜截面承载的火灾试验和理论分析，揭示了火灾下斜截面承载性能的关键影响因素（剪跨比、箍筋配置）及影响规律，研究了箍筋配置对剪力传递机制受火损伤的控制效果，提出了RPC梁火灾下斜截面受剪承载力计算方法。.（4）开展了火灾后RPC梁斜截面承载性能试验与分析，厘清了关键参数（受火时间、箍筋配置、剪跨比）及其对剪力传递机制失效模式和受剪承载性能的影响规律，建立火灾后RPC梁剩余受剪承载力计算方法。.（5）研究了间接加载、约束条件对受火RPC梁剪力传递机制和剪切破坏形态的影响，建立了基于结构体系的RPC梁斜截面承载火灾安全控制理论与抗火性能化设计方法。.研究成果为RPC结构火灾安全与耐火性能提升提供了科学依据，有利于RPC材料的推广应用，为土木工程绿色低碳可持续发展提供技术支撑。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（7）
预应力活性粉末混凝土梁抗火性能试验研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    建筑结构学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    闫凯;蔡浩;张耀;张鑫
  • 通讯作者：
    张鑫
Factors governing the fire response of prestressed reactive powder concrete beams
控制预应力活性粉末混凝土梁火灾响应的因素
  • DOI：
    10.1002/suco.201900359
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Structural Concrete
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Yan Kai;Yang Jiacheng;Doh Jeung-Hwan;Zhang Xin
  • 通讯作者：
    Zhang Xin
Experimental research on the spalling behaviour of ultra-high performance concrete under fire conditions
火灾条件下超高性能混凝土剥落行为试验研究
  • DOI：
    10.1016/j.conbuildmat.2021.124464
  • 发表时间：
    2021-10
  • 期刊：
    Construction and Building Materials
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Qin Hao;Yang Jiacheng;Yan Kai;Doh Jeung-Hwan;Wang Kun;Zhang Xin
  • 通讯作者：
    Zhang Xin
Experimental and numerical studies on the fire resistance of prestressed reactive powder concrete beams
预应力活性粉末混凝土梁耐火性能试验与数值研究
  • DOI：
    10.1016/j.istruc.2022.10.006
  • 发表时间：
    2022-11
  • 期刊：
    Structures
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Yan Kai;Qin Hao;Hu Yansong;Yang Jiacheng;Doh Jeung-Hwan;Zhang Xin
  • 通讯作者：
    Zhang Xin
Postfire Safety Investigation on Prestressed RPC Beams after Exposure to Elevated Temperatures
预应力 RPC 梁暴露于高温后的火灾后安全调查
  • DOI：
    10.1155/2020/7837418
  • 发表时间：
    2020-05
  • 期刊：
    Advances in Materials Science and Engineering
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yan Kai;Zhang Yao;Cai Hao;Fan Lili;Xin Zhang
  • 通讯作者：
    Xin Zhang

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基于遥感与像元二分模型的新疆和静县草地植被覆盖度时空变化特征研究
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  • DOI：
    --
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    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    闫凯;葛红娟;李后春;张文彬
  • 通讯作者：
    张文彬
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张皓;李新国;闫凯;刘彬
  • 通讯作者：
    刘彬
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  • 期刊：
    遥感学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    闫凯;陈慧敏;付东杰;曾也鲁;董金玮;李世卫;吴秋生;李翰良;杜姝渊
  • 通讯作者：
    杜姝渊

其他文献

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闫凯的其他基金

预应力活性粉末混凝土梁抗火性能与抗火设计
  • 批准号：
    51408341
  • 批准年份：
    2014
  • 资助金额：
    25.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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