過火預應力箱梁的溫度效應及承載力分析.pdf

1、針對橋梁火災的頻繁發(fā)生以及經(jīng)濟損失較大的問題，橋梁火災的研究已成為熱點，對于過火橋梁的溫度場分布以及受火后的力學性能的研究對公路橋梁的安全運營具有重要的意義。
　　本文主要以工程實例為研究背景，利用ABAQUS有限元研究了過火預應力箱梁火災中的溫度場及其應力分析，以及火災后的承載力試驗研究。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性能。預應力箱梁火災中研究階段，采用HCM升溫曲線和ISO-834升溫曲線作為溫度荷載對箱梁

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

3、出現(xiàn)一個趨于平緩的升溫段（出現(xiàn)明顯的拐點），原因在于火災發(fā)生時外部混凝土最先損壞，致使外層混凝土脫落。對于不同的升溫曲線，對溫度場的影響不是很大，只是HCM升溫曲線較 ISO-834標準升溫曲線溫度升高迅速，峰值溫度略高，但是箱梁的溫度場分布趨勢沒有太大的區(qū)別。
　　溫度場應力分析結論表明：當延火時間在短時效（10 min之前）時，箱梁結構中的最大miss應力和空間變形量較小且在緩慢增長。隨著延火時間的增長，在10 min之后，m

4、iss最大應力和空間變形量突然劇增。在延火時間到15 min后，miss最大應力和空間變形量緩慢增長，基本趨于平緩。在35 min時箱梁結構上的最大miss應力為5.76MPa，完全大于混凝土的抗裂拉應力強度（ftk=2.65 MPa），且主要分布在箱梁底面，此時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。
　　預應力箱梁火災后研究階段，主要對預應力箱梁進行了靜力載荷試驗，分別按汽15級、公路

5、II級、公路I級進行逐級加載，將橋跨結構的應變和撓度試驗值與理論值進行比較。主要結論如下：
　　在試驗荷載作用下，各控制截面的應力和撓度測點在各工況下的實測值均小于理論值，且應力和撓度校驗系數(shù)ζ＜1.0，結構承載力和剛度滿足設計強度要求。在卸載后各測點的位移和撓度相對殘余變位S'≤20％p，且在靜載試驗中，數(shù)據(jù)顯示箱梁截面應力分布滿足平截面假定，表明結構具有良好的彈性工作狀態(tài)。整個試驗加載過程中未發(fā)現(xiàn)既有裂縫的擴張以及新的裂縫出現(xiàn)