铁路钢桥抗火性能和极限承载力研究

摘要：

钢桥因轻质高强、跨越能力大而广泛应用于铁路的交通枢纽和咽喉工程,但近年频发的极端事件—桥梁火灾在铁路桥梁中屡见不鲜,严重威胁结构安全,导致结构产生不可恢复的损伤甚至倒塌.探究在火灾下桥梁性能退化规律,确定火灾下的铁路桥梁极限承载能力,是保证铁路桥梁安全运营的基本前提.此处以80 m单线铁路简支钢桁梁桥为研究对象,基于大涡模拟(LES)场模型理论,采用FDS火灾模拟软件分析确定桥上与桥下火灾场景温度场及升温曲线,结合有限元软件通过热-结构耦合分析火灾作用下结构温度场和极限承载能力.研究表明:桥上火灾场景火灾温度场在水平面内分布均匀,受火30 min左右时构件温度接近火灾烟气温度,钢材性能有所弱化;活载较大时,桥门架最先发生屈曲,屈曲系数为0.939,结构可能因高温导致热屈曲失稳.桥下火灾场景影响范围在16 m左右,下弦杆及下平纵联温度最高,桥下净空为5、10 m时,结构分别在受火6.8、22.5 min左右时达到耐火极限,桥下净空为15、20 m时,结构受火灾作用的影响较小;结构临界屈曲荷载随温度升高逐渐减小,各火灾场景结构极限承载能力分别下降34.1％、14％、2.2％、1.5％左右,对距地面15 m范围内的结构杆件、桥墩等考虑抗火安全防护措施.

关键词：铁路钢桥、大涡模拟法、升温曲线、火灾温度场、耐火极限、极限承载能力

所属期刊栏目：45

分类号：U448.13(桥涵工程)

资助基金：广东省重点领域研发计划;国家自然科学基金;国家自然科学基金;四川省交通科技项目

在线出版日期：2023-04-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：70-79