混凝土梁橋火災(zāi)爆裂數(shù)值模擬分析.pdf

1、火災(zāi)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(chǎng)及熱蒸汽，以此形成較大的溫度應(yīng)力和蒸汽壓力，進(jìn)而導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)，對(duì)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(dá)成公認(rèn)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(fù)雜，其中涉及到多個(gè)物理場(chǎng)之間的耦合、材料高溫下的化學(xué)熱分解、水分運(yùn)輸、蒸汽壓力及混凝土高溫?fù)p傷本構(gòu)等諸多因素;關(guān)于橋梁承載能力的評(píng)定方法，國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的是基于《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》的檢

2、算方法，由于其評(píng)定快捷、精度適中、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，故在國(guó)內(nèi)有良好的應(yīng)用前景。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、查閱相關(guān)資料文獻(xiàn)，通過對(duì)比分析，確定出適用于本文火災(zāi)結(jié)構(gòu)場(chǎng)、溫度場(chǎng)分析的材料熱力學(xué)性能參數(shù)數(shù)值;針對(duì)爆裂剝落復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型和影響因素，對(duì)此進(jìn)行合理范圍內(nèi)的簡(jiǎn)化處理。
　　2、運(yùn)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線為火災(zāi)模式，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)高溫下的溫

3、度、應(yīng)力、應(yīng)變、裂縫等關(guān)鍵性物理指標(biāo)進(jìn)行熱力耦合分析。
　　3、再次運(yùn)用ADINA進(jìn)行高溫爆裂剝落熱力耦合的時(shí)程分析，得出不同時(shí)刻下對(duì)應(yīng)不同火荷載的溫度、應(yīng)力、應(yīng)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(zāi)升溫模式、孔隙水等效熱膨脹系數(shù)（孔隙水壓力）、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、結(jié)構(gòu)場(chǎng)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(zāi)影響因素，針對(duì)規(guī)程承載能力評(píng)定公式的不足作出相應(yīng)的修正，

4、即通過引入火燒損傷系數(shù)K1分別對(duì)兩種不同極限狀態(tài)評(píng)定公式進(jìn)行修正，并以混凝土碳化、混凝土剝落損傷、鋼筋強(qiáng)度作為其檢測(cè)指標(biāo)，根據(jù)相應(yīng)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(zāi)混凝土箱梁橋?yàn)楣こ瘫尘?，根?jù)橋梁災(zāi)后缺損狀況、材質(zhì)狀況、外觀狀況等檢測(cè)結(jié)果，運(yùn)用Midas Civil建立受火橋跨的有限元梁格模型并進(jìn)行RC設(shè)計(jì)驗(yàn)算，然后針對(duì)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(píng)定公式進(jìn)行災(zāi)后箱梁橋的承載能力評(píng)