油池火灾下悬索桥索梁节点破坏形态研究

作     者：丁鸿志 赵敬阳 张仕渝 杨星墀 徐秀丽 李雪红 

作者机构：南京市公共工程建设中心 南京工业大学土木工程学院 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 

出 版 物：《南京工业大学学报(自然科学版)》 (Journal of Nanjing Tech University(Natural Science Edition))

年 卷 期：2024年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：江苏省交通运输科技项目(2021QD06) 

主　　题：桥梁工程 破坏形态 热力耦合 悬索桥索梁连接节点 桥面油池火灾 

摘      要：悬索桥桥面发生油罐车燃油泄漏形成的油池火灾时，悬索桥吊索与加劲梁连接节点区域受威胁最大。以往研究大多针对常温下节点的应力分布规律展开，而火灾高温下节点的破坏形态尚未揭示。针对该问题，以南京市仙新路跨江大桥为依托，基于桥面油池火灾计算模型建立了节点热边界条件，利用FDS软件模拟得到了节点各部位的空气升温曲线，根据Shokri-Beyler火焰辐射强度计算模型建立了辐射强度曲线，采用间接热力耦合方法得到了节点温度场分布规律及节点破坏形态。研究结果表明：油池火灾发生初期，各部位的空气温度均快速上升，高度越高，升温时间相对越长，且峰值温度显著降低；节点温度则表现为距离油池燃烧面越近，部件厚度越薄，升温越迅速，温度越高；吊耳升温速率远高于其他部件，其次为耳板，锚杯和锌铜合金温度相对较低；节点温度最大值出现在吊耳与加劲梁连接处，为1227.70 ℃，最小值出现在锚杯内部，为341.43 ℃；在油池火灾高温作用下，吊耳底部率先进入塑性，最终在该处发生强度破坏，耐火极限为1206 s；锚头内锌铜合金从上顶面逐渐开始熔化并向下蔓延，最终发生滑移失效，此时的耐火极限为1870 s；从耐火极限可看出，节点首先发生强度破坏，之后为锚头滑移破坏。研究结果可为悬索桥销接式索梁节点在油池火灾下的破坏形态研究提供参考。