桥面火灾对大跨径预应力混凝土箱梁桥力学性能影响研究

发布时间：2020-04-08 16:02

【摘要】：我国江河数量多分布广,决定了交通设施建设尤其是大跨度桥梁建设方兴未艾。桥梁上的通行汽车特别是大货车、油罐车等潜在火源,很容易发生火灾事故,给桥梁结构安全带来极大威胁。然而,目前桥梁结构抗火研究多集中在构件层次上,对大跨度桥梁结构抗火研究很少,故有必要对此类结构开展研究。本文以大跨径预应力混凝土箱梁桥为研究对象,采用统计及数值模拟方法,归纳并提出了一套有限元模拟大跨径PC箱梁桥火损效应的分析方法,并对此类大跨桥梁在不同受火场景下的结构力学性能开展了深入研究。本文主要研究内容及成果如下:(1)详细归纳了大跨径PC箱梁桥材料的热力学特性和相关结构损伤分析理论,并依据梁体内预应力钢筋与混凝土间相对温差变形给出了预应力筋温差预应力损失量计算公式,提出了一套有限元模拟大跨径PC箱梁桥火损效应的分析方法。(2)进行了混凝土烧损深度、预应力钢筋强度及其温差预应力损失量计算,研究了桥面不同受火部位对大跨径PC箱梁桥结构力学性能的影响。研究表明,桥面任意区域受火后,其受火长度越长,火荷载作用下的结构力学响应越明显,对结构越不利;中跨跨中位置受火,对桥梁整体的挠度影响最为显著,实际工程中应高度重视中跨跨中位置受火时结构的整体安全性;大跨径PC箱梁桥直接受火区的截面抗弯承载力削弱最显著,非直接受火的其他截面承载力也产生了一定程度衰退,但影响不大。(3)研究了不同主跨跨径下大跨径PC箱梁桥桥面受火前后结构力学性能的变化规律。从本文工程实例中可知,同样的火灾场景下,主跨跨径较小的结构,预应力钢筋高温强度损伤相对较严重,钢束预应力损失量相对较大;同样的火损作用效应下,主跨跨径较大的结构,其力学响应受火荷载影响程度并不显著。(4)对不同主跨跨径的PC箱梁桥结构进行了火灾后正截面抗弯承载力计算,对比研究了不同跨径PC梁桥的抗弯承载力影响差异情况。研究表明,实际桥梁受火时,建议优先对跨径较小且钢束保护层厚度小的结构进行重点评估。本文研究成果对实际大跨径PC箱梁桥火灾后的结构鉴定与承载力快速评估具有一定的参考价值。
【图文】：

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图 1.1 美国奥克兰湾大桥火灾图 1.2 美国一在建桥火灾塌毁图 1.3 美国某高架桥因树林起火图 1.4 美国洲际公路桥起火坍塌2008 年 2 月，福建宁德大桥发生一起火灾事故，原因系因易燃物起火，其中大桥多联火损严重，混凝土烧损深度已达主筋位置，截面显著削弱结构受损严重，带来不可估量的破坏损伤，见图 1.5。

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图 1.1 美国奥克兰湾大桥火灾图 1.2 美国一在建桥火灾塌毁图 1.3 美国某高架桥因树林起火图 1.4 美国洲际公路桥起火坍塌2008 年 2 月，福建宁德大桥发生一起火灾事故，原因系因易燃物起火，，其中大桥多联火损严重，混凝土烧损深度已达主筋位置，截面显著削弱结构受损严重，带来不可估量的破坏损伤，见图 1.5。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441;U447

【参考文献】