高温后结构钢材单调拉伸和循环荷载试验研究

余玉洁; 张翔; 王霄翔

doi:10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.02.002

建筑钢结构进展 ›› 2024, Vol. 26 ›› Issue (02) : 13 -23. DOI: 10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.02.002

高温后结构钢材单调拉伸和循环荷载试验研究

余玉洁, 张翔, 王霄翔

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摘要

现有的火灾后钢材残余特性研究大多着眼于钢材在高热下或升温后的残余静力特性，而对过火后钢材在循环荷载作用下的滞回和抗震特性鲜有研究。对于建筑结构和桥梁中常用的Q235和Q355两种钢材，对其进行了500～1 000℃的模拟火灾加热处理，并进行自然冷却或浸水冷却。对于冷却后的钢材试样进行了单向拉伸试验和2种不同荷载变化规律下的循环加载试验，得到了模拟温度和不同降温方式对于两种钢材滞回特征的影响规律。由试验结果可得，在受到的最高温度不高于600℃时，Q235和Q355钢材在自然冷却和浸水冷却后的单向拉伸和往复荷载工况下，其强度等级和弹塑性强度发展特征均与相应的未进行加热处理的钢材相似。当过火温度高于600℃时，自然冷却后Q235和Q355钢材的初始屈服强度会随过火极限温度的升高而逐渐下降。但在循环荷载影响下，钢材存在循环硬化效应，且该效应将随着过火极限温度的升高而逐渐显著。高温经历所导致的强度削弱会逐渐恢复。Q235和Q355钢材在循环荷载作用下的滞回刚度会逐渐下降，且极限温度和冷却方式会影响滞回刚度的下降幅度。高温过火且浸水冷却条件下，Q235和Q355钢材循环硬化效应显著，弹性域增长显著，循环荷载作用下塑性耗能能力下降明显。