箱梁內(nèi)部火災影響下連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)狀態(tài)研究.pdf

1、橋梁發(fā)生火災的概率不大，但是每年還是有不少橋梁碰到意外火災、橋梁遭受火災后，高溫下材料的物理與化學性質(zhì)將會發(fā)生非常大的改變，使結(jié)構(gòu)開裂，承載力下降，正常功能惡化，甚至出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破損與倒塌，導致巨大的經(jīng)濟財產(chǎn)損失及人員傷亡。當前關(guān)于結(jié)構(gòu)火災的研究多集中在分析建筑火災引起的高溫對梁、柱、板、墻等建筑構(gòu)件的強度和變形影響方面。對于預應力混凝土結(jié)構(gòu)火災，特別是連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁內(nèi)部火災對于橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)影響的研究基本上沒有相關(guān)報道。2009年9月3日下

2、午高家花園大橋右幅橋中跨跨中約50m長的區(qū)段發(fā)生火災，引起的重慶主城區(qū)將近一個月的交通大擁堵，以及至今為止的高家花園大橋交通限行狀況，給社會帶來了較大的損失，給人民生活帶來了極大的不變。而現(xiàn)行的《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB50010-2002)只初步解決了常溫下混凝土結(jié)構(gòu)的計算問題，尚無相應的高溫后橋梁結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)評估規(guī)程可循。因此，橋箱梁內(nèi)部火災引起的連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化是有必要研究的。
　　 本文以溫度場數(shù)值模擬的基本理

3、論為依據(jù)，采用有限元軟件對橋箱梁進行變截面有限元實體建模，針對箱梁內(nèi)火災對連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)狀態(tài)的影響進行了探索與研究。首先，從熱傳導有限元法的基本原理出發(fā)，對計算瞬態(tài)溫度場的有限元一般格式，三維瞬態(tài)溫度場的有限元方程組的求解以及六面體等參單元的特性進行了介紹。通過對箱梁內(nèi)火災情況的分析，確定預應力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)在火災情況下的溫度場分布問題的類型、定解條件及求解方法。然后，結(jié)合鋼筋混凝土材料在高溫條件下的熱工性能，在有限元理論的基礎上使用有

4、限元分析軟件進行不同規(guī)模的火災模擬分析，得出連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁內(nèi)部高溫下的溫度場分布的主要規(guī)律及結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)轉(zhuǎn)變特性。最后，以高家花園大橋為對象，采用ABAQUS通用有限元軟件對橋箱梁進行變截面有限元實體建模，利用其瞬態(tài)熱傳導分析功能及鋼筋混凝土模塊，在準確模擬連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁結(jié)構(gòu)的基礎上，詳細分析了箱梁內(nèi)溫度場變化引起的結(jié)構(gòu)撓度、應力及橫截面變形的狀態(tài)，并與已有的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行比較分析，實證了連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁內(nèi)部火災實體有限元分析的效果。本文所