混凝土梁橋火災爆裂數(shù)值模擬分析

發(fā)布時間：2020-06-10 22:41

【摘要】：火災高溫荷載作用下,混凝土梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部將產(chǎn)生不均勻的溫度場及熱蒸汽,以此形成較大的溫度應力和蒸汽壓力,進而導致裂縫出現(xiàn),對橋梁造成的損傷不可輕視。關(guān)于高溫下混凝土的爆裂、剝落,迄今尚未達成公認的研究理論,原因在于影響高溫下混凝土爆裂的因素十分復雜,其中涉及到多個物理場之間的耦合、材料高溫下的化學熱分解、水分運輸、蒸汽壓力及混凝土高溫損傷本構(gòu)等諸多因素;關(guān)于橋梁承載能力的評定方法,國內(nèi)應用較為廣泛的是基于《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》的檢算方法,由于其評定快捷、精度適中、費用低等優(yōu)點,故在國內(nèi)有良好的應用前景。本文主要研究內(nèi)容如下:1、查閱相關(guān)資料文獻,通過對比分析,確定出適用于本文火災結(jié)構(gòu)場、溫度場分析的材料熱力學性能參數(shù)數(shù)值;針對爆裂剝落復雜的數(shù)學模型和影響因素,對此進行合理范圍內(nèi)的簡化處理。2、運用AUTOCAD-VBA二次開發(fā)功能建立幾何模型,采用ADINA建立有限元模型,以ISO-834國際標準升溫曲線為火災模式,對混凝土結(jié)構(gòu)高溫下的溫度、應力、應變、裂縫等關(guān)鍵性物理指標進行熱力耦合分析。3、再次運用ADINA進行高溫爆裂剝落熱力耦合的時程分析,得出不同時刻下對應不同火荷載的溫度、應力、應變、裂縫等情況;研究了高溫爆裂剝落的影響因素,主要包括受火邊界數(shù)量、火災升溫模式、孔隙水等效熱膨脹系數(shù)(孔隙水壓力)、混凝土強度等級、結(jié)構(gòu)場外力荷載、骨料熱膨脹系數(shù)。4、在《規(guī)程》檢算法的基礎(chǔ)上,考慮火災影響因素,針對規(guī)程承載能力評定公式的不足作出相應的修正,即通過引入火燒損傷系數(shù)1K分別對兩種不同極限狀態(tài)評定公式進行修正,并以混凝土碳化、混凝土剝落損傷、鋼筋強度作為其檢測指標,根據(jù)相應的技術(shù)規(guī)范及分析方法確定火燒損傷系數(shù)的取值。5、以某火災混凝土箱梁橋為工程背景,根據(jù)橋梁災后缺損狀況、材質(zhì)狀況、外觀狀況等檢測結(jié)果,運用Midas Civil建立受火橋跨的有限元梁格模型并進行RC設(shè)計驗算,然后針對兩種不同的極限狀態(tài),分別采用本文修正后及規(guī)程現(xiàn)行的評定公式進行災后箱梁橋的承載能力評定,并對兩種評定結(jié)果進行對比分析。
【圖文】：

焊工,火災,美國加利福尼亞州

2013.8.5 美國舊金山海灣橋卡車橋面起火火災持續(xù)超過 1 小時圖 1.52014.2.11埃及開羅東北部Shaikh MansourBridge橋下貧民窟起火致橋梁垮塌橋梁倒塌致 1 死 1 傷圖 1.62014.2.12OWATONNA，美國明尼蘇達州Railroadbridge卡車被卡橋下起火火災持續(xù) 90分鐘以上 /2014.2.14Ventura, 美國加利福尼亞州101 bridge onthe VenturaRiver流浪漢的物品起火燃燒明火直接作用于箱梁內(nèi)部，混凝土表面溫度超過 500℃，其橋面溫度也超過 200℃，火災持續(xù) 2.5 小時/2014.5美國加利福尼亞州某在建公路大橋 /大橋被燒毀，造成了約3500 萬美元的直接經(jīng)濟損失圖 1.7

橋下,美國加利福尼亞州,火災