箱型桥梁火灾损伤分析

作     者：吴倩 

作者单位：南昌航空大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谢洪阳

授予年度：2019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] 

主      题：桥梁火灾 FEA有限元分析 预应力损失率 桥梁加固 

摘      要：火灾是桥梁损伤的众多原因之一,具有突发性和偶然性的特点。对受到火灾损伤的桥梁进行检测鉴定并加固,是恢复桥梁正常使用的必要措施。本文以实际工程为背景,采用数值模拟方法,系统地分析了桥梁在受火灾损害后的评估和修复过程,其内容及结论如下:(1)介绍了热传导的相关理论,探讨了火灾对各材料热工性能和力学性能的影响。(2)结合实际工程,介绍了火灾后箱梁强度、碳化深度、裂缝、钢筋保护层厚度、桥梁挠度及动力特性的检测方法,分析了检测结果。根据检测结果初步预测箱梁受火底板温度为约为500℃。建立火灾温度场,根据ISO834标准加热曲线推导出适用该工程的温升曲线公式。(3)利用MIDAS FEA建立了箱梁的有限元分析模型,对模型的受火过程进行了热传递及热应力分析。为避免现场检测偏差和温度预判不准确,建立了500℃、600℃及700℃三种工况进行分析。引入预应力损失率的概念,对桥梁的预应力损失情况进行了计算。分析结果显示火灾热传递温度梯度非线性,三种工况下箱梁预应力损失率分别为4.63%、5.85%、6.92%,均低于10%。(4)根据数值模拟及理论计算结果,鉴定桥梁受火损伤为二级(中度损伤),有较大的加固价值。列举了五种常用的桥梁加固方法,通过比选选用了粘贴加固法对箱梁进行了加固。