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油轮爆火环境悬索桥安全性能预测与预警方法研究

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中国公路学报 2024年第9期37卷 17-33页

作者：张岗陆泽磊袁卓亚傅彦青王世超汤陈皓长安大学公路学院陕西西安710064 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075 中冶建筑研究总院有限公司北京100088

油轮爆燃火灾威力巨大,严重威胁跨海桥梁的安全性能。为研究悬索桥在油轮爆燃致复杂极端火灾环境中的结构响应,明确悬索桥遭遇复杂极端火荷载时的安全性能,选取某大跨径悬索桥作为研究对象,给出了油轮爆火(爆燃火灾)时悬索桥结构安全性... 详细信息

油轮爆燃火灾威力巨大,严重威胁跨海桥梁的安全性能。为研究悬索桥在油轮爆燃致复杂极端火灾环境中的结构响应,明确悬索桥遭遇复杂极端火荷载时的安全性能,选取某大跨径悬索桥作为研究对象,给出了油轮爆火(爆燃火灾)时悬索桥结构安全性能(耐火性能)预测过程。首先采用火灾动力学-有限元(CFD-FEM)耦合方法,重构了油轮爆燃火灾环境,建立了悬索桥局部受火梁段和全桥结构在油轮爆火环境的三维多尺度数值预测模型,深入揭示了油轮爆火时局部受火梁段的传热模式和全桥结构性能演变规律。继而,研究了油轮爆火时悬索桥钢箱梁(加劲梁)的高温响应和失效模式,分析了不同起火位置、起火面至钢箱梁底板距离和风速对悬索桥火灾响应行为的影响,提出了油轮爆火环境悬索桥耐火极限预警方法。研究结果表明:油轮爆火环境悬索桥局部受火梁段随受火时间其变形不断增大,受火梁段表现出整体下挠后中间区域上拱的失效模式,导致中间区域吊索索力呈现出先增大后减小的发展趋势;起火位置对悬索桥整体结构性能影响较大,随着起火位置接近悬索桥跨中区域,该区域梁段较近塔区域梁段受火下挠量增加62%;起火面至钢箱梁底板距离由50 m减到20 m时,局部梁段的下挠峰值和总上拱值(下挠峰值与上拱峰值之差)增幅超过19%,结构失效时间提前10 min;风速会改变油轮爆燃火焰形态,明显影响悬索桥加劲梁两侧边箱梁的受热面分布形态和高温响应特征,风速8 m·s^(-1)时迎风侧边箱梁受火强度明显减弱,相对2 m·s^(-1)时底板总上拱幅度减小17%;钢箱梁底板反弯变形时的临界温度介于510℃~550℃之间,钢箱梁底板屈曲失稳时的极限温度介于685℃~715℃之间,临界温度和极限温度可作为钢箱梁结构安全性能的两阶段预警温度,从而实现钢箱梁失效前的2次实时预警。研究结论可为复杂火灾环境缆索承重钢桥结构安全性能监测和预警提供理论依据,进一步指导同类型桥梁的安全运维。

关键词：桥梁工程油轮爆燃火灾 CFD-FEM耦合方法安全性能预测悬索桥预警温度

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燃油火灾下钢-混组合连续箱梁破坏行为

长安大学学报（自然科学版） 2023年第5期43卷 40-50页

作者：李徐阳张岗袁卓亚汤陈皓万豪陆泽磊长安大学公路学院陕西西安710064 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075

针对燃油火灾与结构荷载联合作用导致钢结构桥梁在短时间内严重破坏甚至垮塌问题,研究燃油火灾环境中钢结构桥梁的破坏行为与耐火性能,基于两跨钢-混组合连续箱梁火灾试验,建立钢-混组合连续箱梁高温力学行为数值计算模型。分析不同荷... 详细信息

针对燃油火灾与结构荷载联合作用导致钢结构桥梁在短时间内严重破坏甚至垮塌问题,研究燃油火灾环境中钢结构桥梁的破坏行为与耐火性能,基于两跨钢-混组合连续箱梁火灾试验,建立钢-混组合连续箱梁高温力学行为数值计算模型。分析不同荷载位置与受火位置下的结构变形、支座反力和主梁弯矩随受火时间的变化规律,剖析不同情况下钢-混组合连续箱梁的破坏机理,并提出了相应的耐火韧性增强方法。研究结果表明:钢-混组合连续箱梁单跨受火时其主梁变形受荷载位置影响较大,中支点受火时主梁不产生较大变形,仅在破坏时变形出现激增;边支座反力先剧烈减小后增大,而中支座反力变化与之相反,受火初期由于主梁的热弯曲效应会在边支点处产生较大的上拔力,存在边支座脱空现象;受火过程中主梁经历剧烈的内力重分布过程,中支点的负弯矩先在短时间内急剧增大,最终主梁由非受火区域承担更多的弯矩,中支点受火比跨中受火经历更剧烈的内力重分布;主梁跨中受火时的破坏行为通常伴随着受火跨的大变形,中支点受火时的最终破坏是随着负弯矩区承载能力不断退化发生钢梁的突然压溃。对边支点采用拉拔支座或限位措施,并且对中支点进行受压区局部增强以及箱内横隔板加密,均能有效增强钢-混组合连续箱梁的耐火韧性。

关键词：桥梁工程钢-混组合连续箱梁耐火韧性数值模拟破坏行为

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桥梁火灾科学与安全保障技术综述

交通运输工程学报 2023年第6期23卷 94-113页

作者：张岗赵晓翠宋超杰李徐阳汤陈皓万豪陆泽磊丁宇航长安大学公路学院陕西西安710064

综述了桥梁结构火灾安全理论与保障技术等方面的研究现状,介绍了国内外桥梁火灾事故出现的频次和发生垮塌的概率,给出了危化品运载车辆等交通工具的安全运营形势和危化品车辆(油轮)致桥梁火灾的危险性,指出了桥梁火灾安全控制新技术的... 详细信息

综述了桥梁结构火灾安全理论与保障技术等方面的研究现状,介绍了国内外桥梁火灾事故出现的频次和发生垮塌的概率,给出了危化品运载车辆等交通工具的安全运营形势和危化品车辆(油轮)致桥梁火灾的危险性,指出了桥梁火灾安全控制新技术的发展方向。分析结果表明:桥梁火灾具有多发性、多样性特点;桥梁火灾安全控制受到许多学者与部门的重视,已开展了部分桥梁结构的火灾试验与抗火防护工作,但桥梁抗火设计规范当前仍处于空白状态;混凝土爆裂行为存在完全随机性,混凝土的高温爆裂是混凝土结构桥梁抗火分析的难点;火灾下预应力混凝土桥梁受剪研究难度大,目前以受弯为主;复杂截面形式钢梁的传热与结构热响应研究较少,远达不到钢结构桥梁智能建造与长寿命安全运维的需求,相关的设计细节、智能防护措施与系统亟待研发;索支承体系桥梁由于结构形式复杂,火灾下构件热膨胀,致其之间相互牵制、相互影响,结构的整体行为中又表现出显著的局部增强效应,其精细化数值预测困难多,而当前研究仅聚焦于构件与连接件或者结构的温度场,结构的整体响应研究欠缺,火灾下索支承体系桥梁的耐火性能与破坏准则是研究的热点与难点;桥梁结构处于开放空间,干扰其火灾监测与预警的因素多,难度大,但重大桥梁火灾安全监测、智能预警、智能防护以及性能增强十分必要,应持续研究;复杂极端环境火灾下桥梁结构的智能防护方法,桥梁结构遭遇复杂突发火情时的智能监测、预警与防护技术亟待形成体系研究;桥梁耐火韧性问题是桥梁火灾科学与安全保障研究的难点,涉及灾时抗火和灾后康复,需深入研究,从而为桥梁全寿命建造与安全运维提供理论依据。

关键词：桥梁工程火灾科学安全保障混凝土结构梁桥钢结构梁桥索支承体系桥梁复杂火灾综述

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钢桁架结构平推过程稳定性能研究

西安科技大学学报 2022年第4期42卷 716-723页

作者：张心纯陆泽磊周历任文辉马彦阳中铁建陕西高速公路有限公司陕西西安710064 长安大学公路学院陕西西安710064

钢桁架广泛用于组合结构工程建造中,针对钢桁架结构在平推施工过程中的失稳破坏,选取三跨钢桁架-混凝土组合结构(3 m×80 m)作为研究对象。采用空间有限元软件构建钢桁架结构的三维精细化模型,结合钢桁架实际平推过程进行特征值屈曲分析... 详细信息

钢桁架广泛用于组合结构工程建造中,针对钢桁架结构在平推施工过程中的失稳破坏,选取三跨钢桁架-混凝土组合结构(3 m×80 m)作为研究对象。采用空间有限元软件构建钢桁架结构的三维精细化模型,结合钢桁架实际平推过程进行特征值屈曲分析,计算平推过程中结构的临界荷载系数?和临界活载系数ω,对比分析平推过程最大悬臂状态和成桥状态下钢桁架结构的稳定性能,深入探究导跨比对杆件受力性能和钢桁架结构稳定性能的影响。结果表明:钢桁架结构平推过程最大悬臂状态较成桥状态时更容易失稳,平推状态第一阶临界荷载系数较成桥状态降低了13.14%,第一阶临界活载系数较成桥状态降低了10.49%。钢桁架平推过程中,弦杆以受轴向压力为主,腹杆以受剪力为主,各杆件均承受一定弯矩,杆件内力随导跨比的增大呈现下降趋势。导跨比从0.600增加到0.750时,钢桁架结构一阶屈曲特征值提高了87.43%,对结构稳定承载能力有显著影响,该成果将为钢桁架结构平推施工的精细化控制提供理论支持,提高平推施工过程的安全与质量。

关键词：结构工程钢桁架结构数值预测平推过程稳定性能

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PC宽浅腹T梁计算方法与弯曲力学行为

长安大学学报（自然科学版） 2021年第3期41卷 75-85页

作者：汤陈皓张岗侯永刚宋超杰陆泽磊朱建瑞谢波长安大学公路学院陕西西安710064 宁夏公路勘察设计院有限责任公司宁夏银川750000 中交路桥华南工程有限公司广东广州528404

针对预应力混凝土(PC)宽浅腹T梁设计和应用中存在的问题,建立了确定PC宽浅腹T梁截面基本特性的计算方法和20 m跨径PC宽浅腹T梁桥的工程模型。采用经试验验证的数值模拟方法对选定的PC宽浅腹T梁的弯曲力学行为开展研究,揭示PC宽浅腹T梁... 详细信息

针对预应力混凝土(PC)宽浅腹T梁设计和应用中存在的问题,建立了确定PC宽浅腹T梁截面基本特性的计算方法和20 m跨径PC宽浅腹T梁桥的工程模型。采用经试验验证的数值模拟方法对选定的PC宽浅腹T梁的弯曲力学行为开展研究,揭示PC宽浅腹T梁在不同设计参数下的力学响应与空心板的协同工作性能,以及不同日照角度作用下的变形受力机理,并获取其抗弯性能响应规律和日照作用下的温度效应反馈特点。研究结果表明:建立的计算方法能够对PC宽浅腹T梁截面的基本参数进行快速计算;提高钢筋强度可有效提升PC宽浅腹T梁在屈服阶段的抗弯刚度和抗弯承载力,但仅提高混凝土强度或仅提高张拉预应力对梁体的全过程抗弯刚度和抗弯承载力的影响较小;PC宽浅腹T梁具备与空心板梁协同工作的性能,可用于替换病害严重的空心板梁;在日照大温差作用下,PC宽浅腹T梁会在跨中产生较大的弯曲上挠,并对主梁接缝处产生较大的拉应力,须增强其横向连接刚度,推荐采用增设钢筋网来改善接缝处开裂问题;PC宽浅腹T梁腹板内的温差应力分布形式呈指数函数,腹板局部温度分布较PC高薄腹T梁更为均匀;提出的温差应力分布公式简洁方便,易于工程应用;提出的设计建议可为此类桥梁的全寿命建造与安全运营提供理论依据。

关键词：桥梁工程力学行为数值模拟预应力宽浅腹T梁温度效应

中职“市场营销”SPOC混合式教学模式的应用实践研究

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教师 2025年第1期 158-160页

作者：陆泽锦福建省邮电学校福建福州350000

文章引入t检验统计学分析法,基于学习通平台,探讨SPOC混合式教学模式在“市场营销”课程中的应用效果。研究对样本学生进行观察组与对照组的统计学分析,观测两组学生的考核成绩和教学效果。结果显示采用SPOC混合式教学模式开展“市场营... 详细信息

文章引入t检验统计学分析法,基于学习通平台,探讨SPOC混合式教学模式在“市场营销”课程中的应用效果。研究对样本学生进行观察组与对照组的统计学分析,观测两组学生的考核成绩和教学效果。结果显示采用SPOC混合式教学模式开展“市场营销”教学,能显著提升中职学生的理论知识理解力及实际问题分析能力,课程教学质量得以提升。研究希望为中职学校教育教学改革提供实践基础。

关键词： SPOC混合教学市场营销 t检验学习通