混凝土梁桥火灾爆裂数值模拟分析

发布时间：2020-06-10 22:41

【摘要】：火灾高温荷载作用下,混凝土梁结构内部将产生不均匀的温度场及热蒸汽,以此形成较大的温度应力和蒸汽压力,进而导致裂缝出现,对桥梁造成的损伤不可轻视。关于高温下混凝土的爆裂、剥落,迄今尚未达成公认的研究理论,原因在于影响高温下混凝土爆裂的因素十分复杂,其中涉及到多个物理场之间的耦合、材料高温下的化学热分解、水分运输、蒸汽压力及混凝土高温损伤本构等诸多因素;关于桥梁承载能力的评定方法,国内应用较为广泛的是基于《公路桥梁承载能力检测评定规程》的检算方法,由于其评定快捷、精度适中、费用低等优点,故在国内有良好的应用前景。本文主要研究内容如下:1、查阅相关资料文献,通过对比分析,确定出适用于本文火灾结构场、温度场分析的材料热力学性能参数数值;针对爆裂剥落复杂的数学模型和影响因素,对此进行合理范围内的简化处理。2、运用AUTOCAD-VBA二次开发功能建立几何模型,采用ADINA建立有限元模型,以ISO-834国际标准升温曲线为火灾模式,对混凝土结构高温下的温度、应力、应变、裂缝等关键性物理指标进行热力耦合分析。3、再次运用ADINA进行高温爆裂剥落热力耦合的时程分析,得出不同时刻下对应不同火荷载的温度、应力、应变、裂缝等情况;研究了高温爆裂剥落的影响因素,主要包括受火边界数量、火灾升温模式、孔隙水等效热膨胀系数(孔隙水压力)、混凝土强度等级、结构场外力荷载、骨料热膨胀系数。4、在《规程》检算法的基础上,考虑火灾影响因素,针对规程承载能力评定公式的不足作出相应的修正,即通过引入火烧损伤系数1K分别对两种不同极限状态评定公式进行修正,并以混凝土碳化、混凝土剥落损伤、钢筋强度作为其检测指标,根据相应的技术规范及分析方法确定火烧损伤系数的取值。5、以某火灾混凝土箱梁桥为工程背景,根据桥梁灾后缺损状况、材质状况、外观状况等检测结果,运用Midas Civil建立受火桥跨的有限元梁格模型并进行RC设计验算,然后针对两种不同的极限状态,分别采用本文修正后及规程现行的评定公式进行灾后箱梁桥的承载能力评定,并对两种评定结果进行对比分析。
【图文】：

2013.8.5 美国旧金山 海湾桥 卡车桥面起火 火灾持续超过 1 小时 图 1.52014.2.11埃及开罗东北部Shaikh MansourBridge桥下贫民窟起火致桥梁垮塌桥梁倒塌致 1 死 1 伤 图 1.62014.2.12OWATONNA，美国明尼苏达州Railroadbridge卡车被卡桥下起火火灾持续 90分钟以上 /2014.2.14Ventura, 美国加利福尼亚州101 bridge onthe VenturaRiver流浪汉的物品起火燃烧明火直接作用于箱梁内部，混凝土表面温度超过 500℃，其桥面温度也超过 200℃，火灾持续 2.5 小时/2014.5美国加利福尼亚州某在建公路大桥 /大桥被烧毁，造成了约3500 万美元的直接经济损失图 1.7

2013.8.5 美国旧金山 海湾桥 卡车桥面起火 火灾持续超过 1 小时 图 1.52014.2.11埃及开罗东北部Shaikh MansourBridge桥下贫民窟起火致桥梁垮塌桥梁倒塌致 1 死 1 伤 图 1.62014.2.12OWATONNA，美国明尼苏达州Railroadbridge卡车被卡桥下起火火灾持续 90分钟以上 /2014.2.14Ventura, 美国加利福尼亚州101 bridge onthe VenturaRiver流浪汉的物品起火燃烧明火直接作用于箱梁内部，混凝土表面温度超过 500℃，其桥面温度也超过 200℃，火灾持续 2.5 小时/2014.5美国加利福尼亚州某在建公路大桥 /大桥被烧毁，造成了约3500 万美元的直接经济损失图 1.7
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U447

【参考文献】

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本文编号：2706958