預應力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)抗火性能研究.pdf

1、近年來,隨著交通量的迅猛增加以及運輸工具的多樣性,橋梁火災事故頻頻發(fā)生,運輸易燃易爆物品的車輛日漸增多,交通事故和人為原因引起的橋梁火災成為交通基礎(chǔ)設(shè)施新的威脅?；馂淖鳛闃蛄旱呐既缓奢d,對結(jié)構(gòu)造成不可估量的破壞,輕者勢必影響交通質(zhì)量,造成人身傷亡和經(jīng)濟損失,重者可造成橋梁永久破壞與坍塌。目前關(guān)于橋梁火災的研究主要集中在火災下預應力混凝土(以下簡稱“PSC”)結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土(以下簡稱“RC”)結(jié)構(gòu)整體及局部抗火性能,涉及火災后RC整體及

2、局部抗火性能較少,對于火災后PSC結(jié)構(gòu)的抗火性能研究更少。
　　本文以國家自然科學基金“火災下混凝土橋梁有效預應力衰變機理與承載能力分析方法研究(51308056)”;交通運輸部交通建設(shè)科技項目“火災下橋梁結(jié)構(gòu)災變機理及安全性評價與加固技術(shù)研究(2011318812970)”為依托,針對預應力混凝土箱型梁橋整體抗火性能,以模型試驗結(jié)合數(shù)值模擬進行了系統(tǒng)研究。主要研究工作有:
　　基于各規(guī)范、學者的調(diào)研,對高溫作用后預應力混凝

3、土材料的強度、彈性模量及本構(gòu)關(guān)系進行計算模型的整理與分析,并對使用率高的計算模型進行分階段選取、分布擬合的方法獲得高溫作用后預應力混凝土材料各力學性能指標(強度、彈性模量及本構(gòu)關(guān)系)的擬合計算模型。
　　對3片試驗梁(對比梁PSB-1、無防火涂層試驗梁PSB-2、有防火涂層試驗梁PSB-3)進行火災下及火災后的模型試驗研究。基于火災下試驗梁的溫度場、位移時程及預應力損失等數(shù)據(jù)分析,揭示了防護涂層對PSC結(jié)構(gòu)抗火性能的影響程度?；?/p>

4、火災后試驗梁的位移、應變及剛度、頻率等數(shù)據(jù)分析,給出了PSC結(jié)構(gòu)火災后的剩余承載能力及動力特性狀況。
　　通過測定混凝土試塊高溫后的抗壓強度,并對比未受高溫的試塊,研究了膨脹型防火涂料不同厚度對混凝土結(jié)構(gòu)的防火保護作用,給出了強度折減的經(jīng)驗公式。通過對受火梁按由底至頂及燒損深度的方法來測定混凝土強度,計算混凝土強度值,揭示了受火后混凝土強度沿梁高及燒損深度的變化規(guī)律。
　　研究分析了EUROCODE、ASTM-E119、JI

5、S A1304及ISO834等多種火災升溫計算模型,明確了火災分析采用的升溫模型和理論計算方法,通過對比火災過程中結(jié)構(gòu)溫度場的試驗數(shù)據(jù),揭示了結(jié)構(gòu)溫度場由外至內(nèi)的熱傳導規(guī)律,并運用大型通用軟件建立有限元模型,進行溫度場的非線性分析,通過與實測值對比,驗證了模型的正確性。
　　運用大型通用有限元分析軟件對3片試驗梁進行模擬,通過設(shè)定材料不同的本構(gòu)關(guān)系,并依照試驗的邊界條件建立有限元模型,模擬試驗梁在荷載作用下的撓曲變形、混凝土應變以