高温蠕变对高强度Q460钢柱抗火性能的影响

　　杨素娟  湖南高速铁路职业技术学院

　　摘要：高强钢柱使用过程中抗火性能是否良好，关系着其使用寿命及潜在应用价值，所以需要对高温蠕变条件下钢柱的抗火性能进行评估。在具体的研究过程中，应注重有限元分析方法的有效使用，分析高温蠕变对于钢材抗火性能影响，从而为高强度钢材的合理运用提供保障。基于此，本文就高温蠕变对高强度Q460钢柱抗火性能影响展开论述。

　　关键词：高温蠕变；Q460钢柱；抗火性能；影响

　　受到蠕变变形因素的影响，对钢材的应用范围扩大带来了一定的阻碍作用。因此，需要建立符合Q460钢柱需要的抗火分析模型，实现对高温蠕变条件下Q460钢柱抗火性能影响分析，了解这种钢柱实践应用中的功能特性。在运用有限元分析方法构建Q460钢柱相关的模型时，需要对模型的适用性进行考虑，确保最终所得分析结果的合理科学性。

　　一、实践过程中高温蠕变模型构建分析

　　当前有关高强度钢的蠕变试验数据资料相对较少，客观地决定了开展其试验研究工作的必要性。因此，需要构建出可靠的高温蠕变模型。构建中应从这些方面入手：1.需要对不同的温度及应力进行充分考虑，尽可能地找出高强度钢的高温蠕变规律，从而为试验研究工作开展提供参考依据；2.结合Q460钢柱的功能特性，借助计算机网络及信息技术的优势，在三维空间中构建出与之相关的高温蠕变模型，对不同温度条件下钢柱的蠕变效果进行评估。试验结果表明：若温度保持在400℃左右，蠕变效应逐渐产生；若温度保持在450-900℃时，蠕变变形对于钢柱的影响更为明显。

　　二、基于高温条件下高强度Q460钢柱力学性能分析

　　为了对高强度Q460钢柱力学性能进行综合评估，需要将其置于高温条件下，通过开展高温力学试验进行分析。试验过程中应了解这种钢柱的屈服强度及弹性模量，并在计算机系统的支持下获取二者的降低系数，与行业技术规范进行对比分析，明确Q460钢柱性能指标，提高对高温条件下不同温度作用下对钢柱力学性能所造成的影响。

　　三、基于有限元模型下的Q460钢柱抗火性能影响分析

　　（一）试验中有限元模型构建分析

　　为了确保试验结果准确性，实现对高温蠕变效应下Q460钢柱抗火性能的有效分析，需要在有限元分析方法的作用下构建出抗火分析模型。该模型构建时应从这些方面入手：考虑钢柱的端板、腹板及翼缘厚度，通过对这些常数的科学定义，确定抗火分析模型中的荷载位置、边界条件等，为钢柱参数分析提供参考信息；在计算机三维空间中绘制出不同温度、屈服强度及应力条件下Q460钢柱的蠕变效应与时间变化曲线。实践经验表明：高温条件下高强度Q460钢柱的蠕变值与普通的钢柱相比，前者更小，客观地说明了这种钢柱具有一的抗火性能。与此同时，基于有限元模型下的Q460钢柱，分析过程中应对其构建中得到的模型适用性进行综合评估，确保计算机三维空间中绘制得到的高温蠕变曲线与Q460钢柱的实际情况相一致。

　　（二）模型构建正确性验证分析

　　在开展具体的试验分析工作时，为了实现对Q460钢柱有限元模型的高效利用，需要对该模型的正确性进行验证，即基于有限元分析方法作用下的Q460钢柱抗火分析模型构建是否有效。在对该模型进行验证分析时，应从这些方面入手：1.采用实测热电偶的方式，确定与之相关的临界温度、荷载大小、平均温度等，从而为高温试件温度确定提供科学依据；2.在计算机三维空间中确定试件腹板、翼缘等部分的屈服强度，并在软件的支持下获取试件的弹性模量，确保试验数据获取准确性；3.在弧长法的作用下，对试验中选取的试件进行非线性分析，最终在计算机中获取到符合Q460钢柱的荷载-位移曲线。如图1所示

　　图1 试件的荷载-位移曲线

　　由图1所示，图中的黑点表示试验中所获取的数据，白色的点表示有限元分析结果，可知试验中所选取的不同试件有限元分析结果与试验数据在各自的曲线上基本吻合，客观地说明了高温蠕变条件下适用于Q460钢柱有限元模型构建正确性。

　　（三）基于高温蠕变对Q460钢柱抗火性能影响分析

　　在有限元模型的支持下，需要在Q460钢柱抗火性能分析中考虑蠕变与不存在蠕变两种情况，从而对不同温度条件下钢柱在弹塑性阶段的变化进行分析。具体表现在：受到高温蠕变效应影响的试件，其进入弹塑性阶段时的温度大约保持在600℃，且蠕变效应作用发挥需要经历120min；未考虑蠕变效应的试件进入弹塑性阶段时的温度大约保持在700℃，且整个反应时间维持在140min以上。同时，在计算机网络及信息技术的支持下，可知Q460钢柱在高温蠕变效应的影响下，其轴向位移及跨中侧向位移各自的差值会随着时间的推移而变化，对钢柱的抗火性能影响明显。而不考虑蠕变效应影响的钢柱，在其抗火性能分析中需要考虑耐火时间及临界温度，整个分析过程复杂。因此，需要在基于高温蠕变对Q460钢柱抗火性能分析中注重有限元模型的灵活使用，确保最终得到的试验分析结果可靠性。

　　四、高温蠕变对高强度Q460钢柱抗火性能影响分析中的参数

　　为了使有限元模型支持下的钢柱抗火性能分析结果更加科学，应考虑相关的影响因素。具体包括：1.高强度Q460钢柱的长细比。在这一参数的作用下，可对不同截面面积下钢柱有限元模型分析中的蠕变效应进行评估；2.高强度Q460钢柱的荷载比。通过对该参数的考虑，能够对钢柱在不同应力状态下的蠕变大小进行分析；3.高强度Q460钢柱的升温速率。通过对升温速率的严格把控，能够更加全面地了解高温蠕变效应对钢柱抗火性能所造成的影响。

　　五、结语

　　综上所述，高强度Q460钢柱的防火性能易受高温蠕变影响，但其性能相比普通的钢柱更加优越，需要在其未来推广使用中对注重其不同参数的合理设置，确保Q460钢柱抗火分析有效性。与此同时，实践过程中应将最终的分析结果与行业技术规范要求进行对比分析，加强其中存在问题问题，并为Q460钢柱抗火设计方案优化提供参考依据。

　　参考文献：

　　[1]何平召,王卫永.高温蠕变对约束高强度Q460钢梁抗火性能的影响[J].建筑钢结构进展,2016,(05).

　　[2]王卫永,闫守海.高强度Q460钢高温蠕变性能[J].同济大学学报(自然科学版),2016,(06).

　　[3]王芳.考虑蠕变影响的钢柱抗火性能研究[D].重庆:重庆大学,2016年.