油罐车火灾全过程钢板组合连续梁力学行为研究

发布时间：2022-12-08 01:56

　　钢板组合梁是通过剪力连接装置将上部混凝土和下部工字梁组合在一起共同承载的一种力学结构,能充分发挥材料的力学性能,也比纯钢结构更加经济,在城市及公路交通中被普遍应用。随着交通运输的发展,携带易燃材料的车辆例如油罐车等在桥梁上发生的事故不断增加,由此引起的火灾对桥梁本身的破坏急须引起重视,火灾发生后,钢板组合梁的钢梁迅速升温,短时间材料性能急剧下降,原结构承载力迅速下降,钢板组合梁发生严重挠屈甚至垮塌,将会造成重大经济损失和恶劣的社会影响。国内外学者关于火灾对结构的破坏有一定的研究,但多集中于建筑结构或单梁试验,有关火灾下整体钢板组合梁力学性能分析研究较少,本文参考国内外学者研究成果,在国家自然科学基金（51878057）背景下,采用ANSYS有限元程序建立仿真模型,对所选工程背景下钢板组合连续梁桥进行了火灾全过程下力学性能研究,为钢板连续梁桥火灾全过程力学性能研究及灾后评价奠定了一定基础。主要研究工作如下:（1）通过总结国内外学者在火灾下组合构件力学性能的研究成果,提出了在抗火领域钢板组合连续梁尚需深入思考研究的问题,针对本文所需解决的问题运用ANSYS有限元程序建立了相应的热分析、热-... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
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第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 钢-混组合梁火灾研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文研究内容及方法
    1.4 技术路线
第二章 热-力耦合计算方法与有限元模型的建立
    2.1 热-力耦合分析方法
        2.1.1 传热过程有限元列式
        2.1.2 结构分析有限元列式
    2.2 钢板组合连续梁的选取
    2.3 钢板组合连续梁有限元模型建立
        2.3.1 几何模型
        2.3.2 热分析模型
        2.3.3 结构分析模型
第三章 油罐车火灾燃烧过程中钢板组合连续梁温度场研究
    3.1 油罐车火灾升温曲线的确定
    3.2 钢板组合连续梁受火位置
        3.2.1 纵桥向受火位置
        3.2.2 横桥向受火位置
    3.3 钢板组合连续梁温度场分析
        3.3.1 温度场测点选取
        3.3.2 温度模型验证
        3.3.3 温度时程分析
        3.3.4 温度梯度分析
    3.4 小结
第四章 油罐车火灾燃烧过程中钢板组合连续梁力学行为研究
    4.1 结构模型验证
    4.2 结构分析的火灾场景
    4.3 燃烧过程中钢板组合连续梁力学行为分析
        4.3.1 强度分析
        4.3.2 屈曲分析
        4.3.3 挠度分析
    4.4 小结
第五章 油罐车火灾燃烧过程中(升温段)钢板组合连续梁承载能力衰变研究
    5.1 基本假定
    5.2 升温阶段混凝土强度分区衰减分析
        5.2.1 桥下受火
        5.2.2 桥上受火
    5.3 升温阶段钢材强度分区衰减分析
        5.3.1 钢板强度
        5.3.2 钢筋强度
    5.4 升温阶段正截面抗弯承载力衰减分析
        5.4.1 正截面抗弯承载力计算方法
        5.4.2 正截面抗弯承载力衰减分析
        5.4.3 耐火极限的修正
        5.4.4 承载力计算公式的提出
    5.5 小结
第六章 油罐车火灾燃烧过程中(降温段)钢板组合连续梁剩余承载能力研究
    6.1 降温曲线的确定
    6.2 降温阶段混凝土及钢材性能
    6.3 火灾后降温阶段极限抗弯承载能力研究
        6.3.1 正截面抗弯承载能力计算
        6.3.2 正截面抗弯承载能力变化规律
        6.3.3 正截面抗弯承载能力公式提出
    6.4 降温阶段计算承载能力验证分析与恢复过程研究
        6.4.1 降温阶段承载能力分析有限元验证
        6.4.2 降温阶段钢板组合梁承载能力恢复过程研究
    6.5 小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]预应力混凝土桥梁抗火研究综述[J]. 张岗,贺拴海,侯炜,KODUR V K.  长安大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]油罐车火灾致简支钢-混组合箱梁抗弯承载力衰变机理[J]. 张岗,宗如欢,黄侨,姚伟发,程华才.  长安大学学报(自然科学版). 2018(06)
[3]油罐车火灾下钢-混组合连续箱梁性能及失效机理[J]. 秦智源,张岗,王高峰,黄侨,姚伟发,李源.  长安大学学报(自然科学版). 2018(06)
[4]油罐车火灾下考虑混凝土高温爆裂的PC箱梁承载能力[J]. 张岗,侯章伟,宋超杰,贺拴海,李源.  长安大学学报(自然科学版). 2018(06)
[5]火灾后钢管混凝土拱桥的承载力研究[J]. 张岗,王高峰,毛东,田广雪.  公路. 2018(01)
[6]钢-混组合简支箱梁耐火性能研究[J]. 张岗,宗如欢,施颖,宣纪明.  桥梁建设. 2017(03)
[7]高温下钢材力学性能研究进展[J]. 程园园,李春祥,曹黎媛.  结构工程师. 2017(01)
[8]火灾下预应力混凝土T形截面梁破坏模式研究[J]. 张岗,朱美春,贺拴海,王翠娟.  中国公路学报. 2017(02)
[9]火灾环境下钢-混凝土组合梁力学性能试验研究[J]. 姚伟发,黄侨,张娟秀.  工程力学. 2016(08)
[10]油罐车火灾下钢-混凝土组合梁桥结构响应研究[J]. 李国强,许炎彬,Asif Usmani.  防灾减灾工程学报. 2016(03)

博士论文
[1]火灾模式下多梁式混凝土T型梁桥结构性能研究[D]. 王翠娟.长安大学 2013
[2]超静定组合结构桥梁受力特性的3D-FEM模拟分析[D]. 白玲.铁道部科学研究院 2003

硕士论文
[1]油罐车火灾下钢-混凝土组合连续箱梁桥工作性能研究[D]. 王高峰.长安大学 2018
[2]油罐车火灾下考虑混凝土高温爆裂影响的PC箱梁力学性能研究[D]. 侯章伟.长安大学 2018
[3]简支钢—混组合箱梁桥抗火性能研究[D]. 宗如欢.长安大学 2017
[4]高强度Q690钢材高温力学性能研究[D]. 王康.重庆大学 2016
[5]消防响应时间统计规律及其与城市火灾规模相关性研究[D]. 彭晨.中国科学技术大学 2010



本文编号：3713312