钢板组合连续桥梁的耐火极限

摘要：

针对油罐车火灾对钢结构桥梁造成的严重威胁,选取四跨双胁钢板组合连续梁(4×35 m)作为研究对象.根据油罐车火灾燃烧特点选取最为贴近的碳氢(HC)火灾升温曲线,以实际受火特征还原了 4种受火模式,采用热-力耦合计算方法,建立有限元模型,并对模型有效性进行了验证.首先分析了油罐车火灾作用下钢板组合梁的温度场,然后推导了火灾下双肋铜板组合梁塑性抗弯承载力计算方法,基于温度场分析结果计算了油罐车火灾下铜板组合梁正弯矩区域的抗弯承载能力衰退曲线,分析 4种火灾作用下钢板组合梁的挠度变化过程,采用抗弯承载力和挠度破坏准则得出组合梁的耐火极限;最后对 4种火灾场景下铜板组合梁的破坏形态进行了分析.研究结果表明:油罐车火灾下,钢材整体升温幅度远大于混凝土,组合梁截面沿梁高方向出现明显的温度梯度,其最大值为 1 020 ℃,这种温度梯度导致的热拱是钢板组合梁在延火初期下挠的主要原因;截面抗弯承载力在主运火初期降低缓慢,在进入高温阶段后截面抗弯承载力急剧降低,最终在30 min左右降低至荷载效应以下,组合梁破坏;在火灾作用下组合梁挠度总体呈三阶段发展,边跨受火长度对组合梁挠度变化影响较大,边跨受火长度越大,挠度增长越快;采用挠度准则判断组合梁的破坏相较于抗力准则偏于不安全,并基于抗力破坏准则对挠度准则进行了修正;边跨在火灾作用下表现为整体垮塌破坏,中跨受火表现为混凝土板的挠曲破坏和钢梁的鼓胀破坏.

关键词：桥梁工程、钢板组合连续桥梁、有限元、火灾、耐火极限

所属期刊栏目：36

分类号：U448.213(桥涵工程)

资助基金：国家自然科学基金项目;陕西省自然科学基础研究计划项目;交通运输部建设科技项目;安徽交控集团科技项目

在线出版日期：2020-03-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：89-98