混凝土梁橋火災爆裂數(shù)值模擬分析.pdf

1、火災高溫荷載作用下，混凝土梁結構內部將產(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等諸多因素;關于橋梁承載能力的評定方法，國內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

2、算方法，由于其評定快捷、精度適中、費用低等優(yōu)點，故在國內有良好的應用前景。本文主要研究內容如下:
　　1、查閱相關資料文獻，通過對比分析，確定出適用于本文火災結構場、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，對混凝土結構高溫下的溫

3、度、應力、應變、裂縫等關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、結構場外力荷載、骨料熱膨脹系數(shù)。
　　4、在《規(guī)程》檢算法的基礎上，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，

4、即通過引入火燒損傷系數(shù)K1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、材質狀況、外觀狀況等檢測結果，運用Midas Civil建立受火橋跨的有限元梁格模型并進行RC設計驗算，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