過火預(yù)應(yīng)力箱梁的溫度效應(yīng)及承載力分析.pdf

1、針對(duì)橋梁火災(zāi)的頻繁發(fā)生以及經(jīng)濟(jì)損失較大的問題，橋梁火災(zāi)的研究已成為熱點(diǎn)，對(duì)于過火橋梁的溫度場(chǎng)分布以及受火后的力學(xué)性能的研究對(duì)公路橋梁的安全運(yùn)營具有重要的意義。
　　本文主要以工程實(shí)例為研究背景，利用ABAQUS有限元研究了過火預(yù)應(yīng)力箱梁火災(zāi)中的溫度場(chǎng)及其應(yīng)力分析，以及火災(zāi)后的承載力試驗(yàn)研究。歸納完成了橋用混凝土和鋼筋材料的熱工性能和高溫力學(xué)性能。預(yù)應(yīng)力箱梁火災(zāi)中研究階段，采用HCM升溫曲線和ISO-834升溫曲線作為溫度荷載對(duì)箱梁

2、進(jìn)行了溫度場(chǎng)分析，并選擇同實(shí)際案例較接近的工況作為溫度荷載進(jìn)行了溫度應(yīng)力分析。
　　溫度場(chǎng)分析結(jié)論表明：多面受火和單面受火情況下，底板和橋面的溫度分布不同。對(duì)于多面受火時(shí)，底板和橋面兩側(cè)邊緣溫度較中間要高，而單面受火情況下，底板和橋面兩側(cè)邊緣溫度較中間溫度要低。直接受火面上的參考點(diǎn)和相對(duì)非直接受火面上的參考點(diǎn)溫度-時(shí)間曲線的趨勢(shì)是類似的。同一參考點(diǎn)溫度隨加熱時(shí)間的延長而增加。但在受火面上的參考點(diǎn)，在迅速升溫過程段，接近700℃附近

3、出現(xiàn)一個(gè)趨于平緩的升溫段（出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)），原因在于火災(zāi)發(fā)生時(shí)外部混凝土最先損壞，致使外層混凝土脫落。對(duì)于不同的升溫曲線，對(duì)溫度場(chǎng)的影響不是很大，只是HCM升溫曲線較 ISO-834標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線溫度升高迅速，峰值溫度略高，但是箱梁的溫度場(chǎng)分布趨勢(shì)沒有太大的區(qū)別。
　　溫度場(chǎng)應(yīng)力分析結(jié)論表明：當(dāng)延火時(shí)間在短時(shí)效（10 min之前）時(shí)，箱梁結(jié)構(gòu)中的最大miss應(yīng)力和空間變形量較小且在緩慢增長。隨著延火時(shí)間的增長，在10 min之后，m

4、iss最大應(yīng)力和空間變形量突然劇增。在延火時(shí)間到15 min后，miss最大應(yīng)力和空間變形量緩慢增長，基本趨于平緩。在35 min時(shí)箱梁結(jié)構(gòu)上的最大miss應(yīng)力為5.76MPa，完全大于混凝土的抗裂拉應(yīng)力強(qiáng)度（ftk=2.65 MPa），且主要分布在箱梁底面，此時(shí)表明箱梁底面最外層混凝土已經(jīng)脫落；空間變形最大量為2.58 mm，在橋面變形較大。
　　預(yù)應(yīng)力箱梁火災(zāi)后研究階段，主要對(duì)預(yù)應(yīng)力箱梁進(jìn)行了靜力載荷試驗(yàn)，分別按汽15級(jí)、公路

5、II級(jí)、公路I級(jí)進(jìn)行逐級(jí)加載，將橋跨結(jié)構(gòu)的應(yīng)變和撓度試驗(yàn)值與理論值進(jìn)行比較。主要結(jié)論如下：
　　在試驗(yàn)荷載作用下，各控制截面的應(yīng)力和撓度測(cè)點(diǎn)在各工況下的實(shí)測(cè)值均小于理論值，且應(yīng)力和撓度校驗(yàn)系數(shù)ζ＜1.0，結(jié)構(gòu)承載力和剛度滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。在卸載后各測(cè)點(diǎn)的位移和撓度相對(duì)殘余變位S'≤20％p，且在靜載試驗(yàn)中，數(shù)據(jù)顯示箱梁截面應(yīng)力分布滿足平截面假定，表明結(jié)構(gòu)具有良好的彈性工作狀態(tài)。整個(gè)試驗(yàn)加載過程中未發(fā)現(xiàn)既有裂縫的擴(kuò)張以及新的裂縫出現(xiàn)