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火灾过程预应力混凝土梁桥力学性能分析及灾后评价方法
| 论文题名： | 火灾过程预应力混凝土梁桥力学性能分析及灾后评价方法 |
| 关键词： | 火灾过程;预应力混凝土梁桥;力学性能;灾后评价方法 |
| 摘要： | 目前我国道路桥梁基础建设发展迅速，高速公路中桥梁的比例较高，而且多为箱型截面的预应力混凝土梁式桥。伴随而来的是各类桥梁灾害频发，其中火灾对桥梁的结构安全造成了严重威胁，甚至存在着导致桥梁垮塌的风险。因此，有必要对预应力混凝土箱梁桥在火灾高温下的抗火性能进行研究。由于火灾试验的费用较高、缩尺模型存在缩尺比问题、并且不能模拟复杂边界条件，本文通过有限元方法针对预应力混凝土箱梁桥进行了高温下桥梁结构力学性能分析，并对灾后预应力桥梁评价方法进行了深入研究。主要内容如下： 研究了国内外有关混凝土和预应力钢筋的热工参数随温度变化规律，进行对比分析，确定出适用于预应力箱梁桥温度场分析所需的热工性能指标。并对国内外有关混凝土和预应力钢筋的高温下及高温后各项力学性能指标随温度变化规律进行了研究，确定出适用于预应力箱梁桥位移场分析所需的热力参数指标。 基于热力学基本原理，推导有限元求解温度场的基本方法和步骤。采用瞬态分析法，对箱梁跨中截面火灾温度场进行非线性分析，获得了在标准升温曲线下的箱梁火灾温度分布规律。并通过对ANSYS的二次开发，编制了温度场计算软件，为高温桥梁截面温度场分布的确立提供的依据。 对有限元法求解有粘结预应力结构位移场的过程进行了理论推导。并在此础上，采用热-结构间接耦合的方法，主要对预应力混凝土箱梁桥的高温位移场进行了非线性求解分析，并对受火时间、受火位置、翼缘板长度、外荷载大小、预应力度、配束率、保护层厚度、截面尺寸、跨径长度及混凝土强度等级等影响因素进行了计算分析，获得了它们对箱梁跨中挠度的影响规律。通过以上敏感参数的分析计算确定预应力箱梁桥火灾高温下影响结构受力的主要因素，为预应力箱梁抗火设计提供依据。 提出了针对预应力混凝土梁桥高温受火后的受损诊断程序，基于多级模糊综合评价法，确定预应力混凝土桥梁评价因子及其权值，采用横张增量法进行灾后有效预应力测试，建立了有关预应力损失、混凝土强度折减及梁体烧损深度的评价模型，为预应力混凝土桥梁火灾后评估加固提供依据。 |
| 作者： | 李世安 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 贺拴海 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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