i字型钢混凝土组合梁桥抗火性能研究

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1、苏州科技学院硕士学位论文I字型钢-混凝土组合梁桥抗火性能研究硕士研究生：刘鑫峰指导教师：毛小勇教授学科专业：结构工程苏州科技学院土木工程学院二〇一三年六月MasterDissertationofSuzhouUniversityofScienceandTechnologyTheoreticalanalysisonthebehaviorofI-steelandconcretecompositebeambridgeunderfireconditionMasterCandidate:LiuXinfengSuper

2、visor:MaoXiaoyongMajor:StructureEngineeringSuzhouUniversityofScienceandTechnologySchoolofCivilEngineeringJune2013摘要钢-混凝土组合梁能充分发挥钢材和混凝土的材料性能，具有良好的抗震性能和经济效益，是桥梁结构体系的重要发展方向之一。由于钢梁外露，若在桥面下发生火灾事故（如跨线组合梁桥），汽（柴）油燃烧时升温迅速，钢梁的强度和刚度迅速降低，组合梁桥可能在很短时间内发生破坏。目前，国内外对组合梁桥的

3、抗火性能研究几乎处于空白状态，因此开展这方面的研究具有重要的理论意义和实用价值。本文的主要工作如下：在整理和分析国内外混凝土和钢材在高温下的热工性能及力学性能研究成果的基础上，确定了适用于本文研究的型钢和混凝土的热工参数和热力学本构关系。利用有限元软件ABAQUS建立了高温下两端简支I字型钢-混凝土组合梁桥有限元模型，并通过组合梁试验数据验证了模型的正确性。利用上述模型，分析了桥梁在不同受火位置、不同荷载下，组合梁桥的变形情况；并分析了桥面板下全跨受火时，截面参数、型钢和混凝土强度、钢筋保护层厚度、钢筋直

4、径、钢筋强度对组合梁桥抗火性能的影响。对桥面板下全跨受火条件下，组合梁桥的耐火极限进行了参数分析。确定了耐火极限的主要影响参数。在大量参数分析的基础上，提出了全跨受火组合梁桥耐火极限的简化计算公式。可为两端简支I字型钢-混凝土组合梁桥的抗火设计提供参考。关键词：高温；组合梁桥；耐火极限；参数分析；抗火设计ⅠAbstractSteel-concretecompositebeamstructurehasoutstandingseismicperformanceandeconomicbenefit,becaus

5、eitcangivefullplaytomaterialpropertyofsteelandconcrete.Itisoneoftheimportantdevelopmentdirectionsofbridgestructuralsystem.Iffireaccidentoccursunderthebridge(e.g,thecross-linecompositebeambridge),thetemperaturewillrisequicklyduetothegasoline(ordiesel)combu

6、stion.strengthandstiffnessofthesteelbeamwilldecreaserapidly,thefailureofcompositebeambridgemayoccurinaveryshorttime,duetotheexposureofthesteelbeam.Researchworkonthefire-resistantperformanceofcompositebeambridgeisalmostinablankathomeandabroad,thereforestud

7、yingonthisareaisofgreattheoreticalsignificanceandpracticalvalue.Theprimarilycontentsofthispaperareasfollowing:Basedonanalysisandresearchofcurrentachievementsonthermalandmechanicalpropertiesofconcreteandsteelunderhightemperature,thermalparametersandconstit

8、utiverelationshipforsteelandconcretearedetermined.Ageneralfiniteelementanalyzingsoftware(ABAQUS)isutilizedtoestablishthe3DmodelforI-steelandconcretecompositebeambridgesimplysupportedatbothends,whichwasverifiedtheexp