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      預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋過火后的材料性能

      2020-06-19 08:51郝朝偉劉康李洪印王來永
      土木建筑與環(huán)境工程 2020年3期
      關(guān)鍵詞:試驗(yàn)研究橋梁工程火災(zāi)

      郝朝偉 劉康 李洪印 王來永

      摘要:火場(chǎng)最高溫度、持續(xù)時(shí)間、擴(kuò)散條件以及高溫下混凝爆裂等因素增加了利用溫度獲得材料性能的難度。針對(duì)火災(zāi)后評(píng)估預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋時(shí)需快速、準(zhǔn)確、真實(shí)地獲得其材料性能的需求,對(duì)在役高速公路預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁過火后拆除的32塊空心板進(jìn)行表觀分類和材料試驗(yàn),通過實(shí)測(cè)過火后材料性能,獲得常用檢測(cè)指標(biāo)與材料性能的關(guān)系,并利用極限承載能力試驗(yàn)及有限元模擬驗(yàn)證其適用性。結(jié)果表明:混凝土高溫爆裂剝落,致使空心板截面損失,并進(jìn)一步降低該區(qū)域混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼絞線強(qiáng)度,是導(dǎo)致該截面抗彎承載能力降低的主要原因;當(dāng)過火后混凝土剝落深度超過2/3鋼絞線凈保護(hù)層時(shí),混凝土抗壓強(qiáng)度、預(yù)應(yīng)力鋼筋線拉伸強(qiáng)度折減系數(shù)達(dá)0.7,將嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)極限承載能力;火災(zāi)作用將改變空心板極限破壞形態(tài),由延性轉(zhuǎn)為脆性破壞;利用常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)與材料性能的折減關(guān)系,并結(jié)合有限元模擬分析過火后預(yù)應(yīng)力空心板梁的極限承載能力,滿足工程精度。

      關(guān)鍵詞:橋梁工程;空心板;試驗(yàn)研究;保護(hù)層厚度;火災(zāi)

      中圖分類號(hào):U444; U445.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):20966717(2020)03010609

      Abstract: The factors such as maximum temperature, duration, diffusion condition and concrete bursting at high temperature increase the difficulty of obtaining material properties by using temperature. In order to quickly obtain the real performance parameters of the materials of the prestressed concrete beam bridge in the postdisaster bridge evaluation, the appearance classification and material test of 32 hollow slabs demolished after the fire of the existing beam bridge in a highway were carried out. The relationship between the commonly used testing indexes and the properties of materials is obtained by measuring the properties of materials after fire. The applicability of these indexes is verified by the ultimate bearing capacity test and finite element simulation. The results show cracking and spalling of concrete at high temperature not only results in significant loss of section, but also significantly reduces the strength of concrete and prestressing steel strand in this area, which leads to the reduction of bearing capacity. When the spalling depth of concrete exceeds 2/3 of the net protective layer of steel strand after overfire, the reduction coefficient of compressive strength and tensile strength of prestressed steel wire reaches 0.7, which will seriously affect the ultimate bearing capacity. Fire action will change the ultimate failure form of hollow slab from ductility to brittleness. The ultimate bearing capacity of the prestressed hollow beam after fire is analyzed by using the reduction relationship between the conventional inspection indexes and the material properties, and the finite element simulation, so as to meet the engineering precision.

      Keywords:bridge engineering; hollow slab beams; experimental research; cover thickness; fire

      近年來,隨著大交通體系的統(tǒng)籌發(fā)展,公路交通領(lǐng)域中橋梁迸發(fā)火災(zāi)的頻數(shù)也在增加[12]。橋梁受火不僅帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失,而且給橋梁安全帶來潛在隱患,影響其正常服役性能。根據(jù)交通運(yùn)輸部公路局的統(tǒng)計(jì),在己建成橋梁中,預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁占很大比重,而空心板梁是中小跨度公路橋梁上部結(jié)構(gòu)最常見的形式,因此,非常有必要系統(tǒng)地研究其抗火性能。

      眾多學(xué)者對(duì)火災(zāi)后結(jié)構(gòu)性能損傷和抗火設(shè)計(jì)進(jìn)行過不同深度的研究。目前,結(jié)構(gòu)抗火相關(guān)研究已覆蓋局部構(gòu)件和結(jié)構(gòu)整體,并將研究熱點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向局部過火與系統(tǒng)抗火性能方面。另外,對(duì)抗火計(jì)算方法、災(zāi)后承載能力評(píng)估及防火新技術(shù)方面的研究也較多。Kodur等[34]針對(duì)火災(zāi)對(duì)鋼筋混凝土之間黏結(jié)滑移性能的影響,提出溫度場(chǎng)分布的計(jì)算與抗火驗(yàn)算數(shù)值方法,并揭露了結(jié)構(gòu)抗火受混凝土強(qiáng)度、斷面尺寸、混凝土骨料類別等因素影響的規(guī)律。Bailey等[5]研究了后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土單向板抗火性能,并以主要影響參數(shù):不同骨料類別(硅質(zhì)、鈣質(zhì))、板端不同邊界約束(固定端、板端自由轉(zhuǎn)動(dòng))等為敏感因素,研究其對(duì)結(jié)構(gòu)綜合抗火的影響,結(jié)果表明,在高溫下,不同板端約束和骨料類型對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土板的變形影響不可忽略。Majorana等[6]基于對(duì)美國(guó)各州發(fā)生火災(zāi)的橋梁事故調(diào)查、統(tǒng)計(jì)及回歸分析,提出一種可操作性非常強(qiáng)的橋梁過火后安全鑒定檢測(cè)方法。Kim等[7]通過具有高準(zhǔn)確度的雙沖孔試驗(yàn),研究影響暴露于高溫的鋼纖維增強(qiáng)混凝土的機(jī)械拉伸性能的因素,結(jié)果表明,樣品的殘余抗壓強(qiáng)度、DPT拉伸強(qiáng)度和斷裂能隨著加熱的增加而降低。鋼纖維混凝土暴露于高溫后,在抗張強(qiáng)度的相對(duì)損失比在抗壓強(qiáng)較高,但破裂能量的相對(duì)損耗較低。暴露于高溫后,樣品的行為對(duì)纖維的體積分?jǐn)?shù)和長(zhǎng)徑比比對(duì)纖維的類型更為敏感。張曉棟等[8]對(duì)車致火災(zāi)下預(yù)應(yīng)力混凝土T形截面梁橋進(jìn)行抗火性能評(píng)估,研究火災(zāi)和結(jié)構(gòu)自身參數(shù)的隨機(jī)性問題,并基于中心復(fù)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)參數(shù)進(jìn)行抽樣,形成試驗(yàn)樣本和檢驗(yàn)樣本,建立基于RSMMCS的易損性分析方法,并以此開展預(yù)應(yīng)力混凝土T形截面梁的易損性分析。鄭雪松[9]以大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋?yàn)檠芯繉?duì)象,采用統(tǒng)計(jì)及數(shù)值模擬方法,歸納并提出了一套有限元模擬大跨徑PC箱梁橋火損效應(yīng)的分析方法。鄭文忠等[10]對(duì)超高性能混凝土(UHPC)的抗火性能進(jìn)行初步研究,通過對(duì)UHPC各溫度段熱工系數(shù)實(shí)測(cè)并總結(jié)規(guī)律,結(jié)果表明,UHPC的導(dǎo)熱系數(shù)高于普通混凝土,不同組成成分的UHPC熱工參數(shù)差異也較大。以上研究中,材料性能與溫度場(chǎng)的關(guān)系是大多數(shù)學(xué)者研究過火后橋梁材料性能的出發(fā)點(diǎn)。受火場(chǎng)最高溫度、持續(xù)時(shí)間、擴(kuò)散條件等影響,火災(zāi)后較難真實(shí)還原火場(chǎng)溫度分布,進(jìn)而增加通過確定火災(zāi)溫度判斷材料性能的難度。另外,利用數(shù)值模擬確定溫度場(chǎng)分布時(shí),不考慮混凝土開裂、爆裂等因素引起的溫度場(chǎng)變化,認(rèn)為溫度分布與應(yīng)力無關(guān)。然而,在真實(shí)的高溫下,當(dāng)混凝土開裂(爆裂)后,裂縫處的溫度較未開裂處有所提高,不考慮此因素將影響該方法推測(cè)過火后材料性能的適用性。

      筆者對(duì)一座運(yùn)營(yíng)中的預(yù)應(yīng)力空心板梁過火后材料性能進(jìn)行測(cè)試,通過統(tǒng)計(jì)分析,獲得了常用檢測(cè)指標(biāo)與材料性能的關(guān)系,并通過有限元模擬及極限承載能力試驗(yàn)驗(yàn)證其適用性。

      1工程概況及火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)溫度

      某高速公路一座9 m×20 m簡(jiǎn)支先張預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制板結(jié)構(gòu)橋梁,分幅設(shè)計(jì),單幅橋梁設(shè)置16片空心板梁,橋梁交角為52.74°,混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C50,每片梁14根鋼束(有效長(zhǎng)度780~1 996 cm),每根預(yù)應(yīng)力鋼束由6×ΦJ15.2組成,凈保護(hù)層37.4 mm,采用直線布置。預(yù)應(yīng)力鋼束的屈服強(qiáng)度為1 860 MPa,張拉控制應(yīng)力1 395 MPa,立面及中板配筋見圖1。某日凌晨2點(diǎn)15分,一輛油罐車在該橋下(右幅第7孔)發(fā)生側(cè)翻,罐體破裂并燃燒,因第8孔地面較低,燃油隨即順路面流淌至第8孔,導(dǎo)致該橋相鄰兩孔梁板底面發(fā)生大面積燃燒,火源中心示意見圖2。大火約凌晨4點(diǎn)10分左右撲滅,過火時(shí)間近2 h。依據(jù)檢測(cè)結(jié)果,該橋被評(píng)定為四類橋,橋梁受火后損傷情況見圖3,經(jīng)專家評(píng)估后,右幅第7、8孔主梁拆除重建,為研究提供了樣本。

      火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的溫度確定主要依據(jù)火災(zāi)后受損混凝土的顏色、燒疏厚度及燃料外焰溫度等綜合確定,判定依據(jù)見表1、表2。通過現(xiàn)場(chǎng)肉眼及觸摸逐一判斷空心板火災(zāi)后混凝土顏色改變情況可知,多片梁過火后混凝土略顯淡黃色或粉紅色,局部燒疏厚度大于6 mm。另外,汽油燃燒的時(shí)最高溫度可達(dá)到1 000 ℃。因此,確定火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)溫度為900~1 000 ℃。

      2樣本分類

      為了方便現(xiàn)場(chǎng)取樣及滿足樣本分類,對(duì)空心板梁底進(jìn)行劃分并編號(hào),縱橋向0.5 m一格,橫橋向0.5 m一格?,F(xiàn)場(chǎng)材料取樣時(shí),依據(jù)底板剝落深度、面積、爆裂裂縫及回彈值將樣本分為7類,見表3。測(cè)定每一區(qū)域內(nèi)混凝土的強(qiáng)度及彈性模量、鋼絞線的強(qiáng)度及彈性模量、普通鋼筋強(qiáng)度及彈性模量。

      對(duì)于出現(xiàn)火災(zāi)爆裂區(qū)域,通過肉眼及便攜式裂縫寬度對(duì)比卡逐一檢測(cè)測(cè)區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的裂縫,僅考慮由火災(zāi)導(dǎo)致的裂縫?;炷帘训牡湫驼掌妶D5。未出現(xiàn)混凝土剝落及火災(zāi)爆裂裂紋區(qū)域,僅通過回彈值區(qū)分,考慮測(cè)試角度和測(cè)試面修正后的回彈值若小于Rim,認(rèn)為材料受損不可忽略,對(duì)該區(qū)域的材料取樣?,F(xiàn)場(chǎng)回彈測(cè)定情況見圖6。

      3測(cè)試結(jié)果及分析

      按照文獻(xiàn)[11]的相關(guān)要求,開展該橋上部結(jié)構(gòu)過火后混凝土強(qiáng)度和彈性模量試件的現(xiàn)場(chǎng)取樣工作,芯樣尺寸采用直徑70 mm、高度70 mm的圓柱形試樣,長(zhǎng)徑比1.0,文獻(xiàn)[12]研究表明,對(duì)于小直徑芯樣,試件的高徑比不得超過0.85~1.20范圍,否則試驗(yàn)結(jié)果誤差較大。

      鋼材的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和彈性模量等性能都可以通過拉伸試驗(yàn)獲得,拉伸試驗(yàn)按照中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[13]進(jìn)行。測(cè)定鋼材彈性模量時(shí),試驗(yàn)的一般標(biāo)距長(zhǎng)度l0為20、50、100 mm,試驗(yàn)的總長(zhǎng)度l應(yīng)使試驗(yàn)機(jī)兩夾頭間距不小于150 mm,試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)取樣長(zhǎng)度l=400 mm。

      鋼絞線力學(xué)性能試驗(yàn)按照文獻(xiàn)[14]的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行,取樣長(zhǎng)度l=0.5 m。試驗(yàn)在夾頭內(nèi)距鉗口2倍鋼絞線公稱直徑內(nèi)斷裂達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí),試驗(yàn)無效,則重新增補(bǔ)芯樣。

      3.1混凝土測(cè)試結(jié)果

      混凝土抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見表4,表中立方體抗壓強(qiáng)度值為剔除差異較大數(shù)據(jù)后的算術(shù)平均值。由表4可知,未過火前,底板混凝土立方體抗壓強(qiáng)度為58.5 MPa,過火后,當(dāng)剝落深度小于1/3鋼絞線凈保護(hù)層時(shí),強(qiáng)度折減系數(shù)為0.85,當(dāng)剝落深度大于2/3鋼絞線凈保護(hù)層時(shí),強(qiáng)度折減系數(shù)為0.68,即過火后強(qiáng)度折減系數(shù)與剝落深度成正相關(guān)。過火后出現(xiàn)輕微裂縫網(wǎng)的區(qū)域和回彈值低于正常值的區(qū)域,其混凝土強(qiáng)度過火后折減較小。

      高溫灼燒底板混凝土?xí)r,將導(dǎo)致其材料內(nèi)部組成成分物理、化學(xué)及力學(xué)性能的變化:混凝土內(nèi)部水份蒸發(fā),水化和未水化的水泥顆粒之間的結(jié)合力松弛,含水氫氧化鈣脫水形成氧化鈣,水化物分解使水泥石的組織破壞,水化物由高堿向低堿產(chǎn)物轉(zhuǎn)化,水泥石內(nèi)部裂紋增多且疏散多孔,巖石中石英的晶態(tài)由αβ型,轉(zhuǎn)化為β型造成體積增大,產(chǎn)生裂紋,高溫中碳酸鈣分解體積增大等,這些原因降低了混凝土的抗壓強(qiáng)度。

      3.2鋼絞線測(cè)試結(jié)果

      預(yù)應(yīng)力鋼絞線中晶體缺陷較大,晶體的點(diǎn)缺陷使得材料強(qiáng)度增大,但高溫時(shí)有恢復(fù)的趨勢(shì),火災(zāi)溫度超過500 ℃時(shí),強(qiáng)度降低很多。另外,由于高溫下其他的物理化學(xué)作用,如原子間結(jié)合力降低(高溫后部分能恢復(fù))和脫碳現(xiàn)象,進(jìn)一步降低其強(qiáng)度,增加其塑性[15]。高溫作用后,材料的不等性增大,試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散較大,測(cè)試結(jié)果見表5。

      由表5知,高溫后脫落深度小于1/3區(qū)域、出現(xiàn)輕微裂縫網(wǎng)區(qū)域、回彈值低于正常值區(qū)域內(nèi)鋼絞線過火后強(qiáng)度折減系數(shù)不大,其原因主要為混凝土內(nèi)部熱傳導(dǎo)性能差,隨著離受火面(梁底)距離的增大,溫度迅速下降,當(dāng)離受火梁底4 cm左右時(shí),最高溫度下降非常明顯[13]。當(dāng)過火后剝落深度大于1/3鋼絞線凈保護(hù)層時(shí),鋼絞線過火后屈服強(qiáng)度降低明顯;剝落深度大于2/3鋼絞線凈保護(hù)層時(shí),屈服強(qiáng)度平均折減系數(shù)約0.75,個(gè)別鋼絞線強(qiáng)度折減系數(shù)為0.52,將嚴(yán)重危及橋梁結(jié)構(gòu)安全。

      3.3普通鋼筋測(cè)試結(jié)果

      先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板底板區(qū)域僅配1根公稱直徑為12 mm的HRB400普通鋼筋,熱軋帶肋鋼筋強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見表6。由表6可知,7個(gè)區(qū)域內(nèi)的熱軋帶肋鋼筋高溫后極限強(qiáng)度折減系數(shù)非常小,基本接近1.00,僅個(gè)別區(qū)域鋼筋屈服強(qiáng)度略有下降,相比鋼絞線過火后強(qiáng)度折減系數(shù)可以忽略。主要原因是:混凝土內(nèi)部熱傳導(dǎo)性能差,隨著離受火面(梁底)距離的增大,溫度迅速下降,HRB400普通鋼筋實(shí)際凈保護(hù)層略大于鋼絞線,即火災(zāi)中實(shí)際過火溫度低于鋼絞線;鋼材內(nèi)部組織中晶體的點(diǎn)缺陷使得材料強(qiáng)度增大,但高溫時(shí)有恢復(fù)的趨勢(shì),由于預(yù)應(yīng)力鋼筋晶體的缺陷大,所以預(yù)應(yīng)力筋比普通鋼筋在高溫中強(qiáng)度降低得更多[16]。

      4實(shí)例驗(yàn)證

      通過實(shí)測(cè)混凝土、鋼絞線及鋼筋過火后的材料強(qiáng)度,給出了常用檢測(cè)指標(biāo)與材料性能的關(guān)系,通過上述關(guān)系,可進(jìn)一步評(píng)定此類橋梁過火后承載能力?,F(xiàn)通過實(shí)例說明。選定的實(shí)例梁外觀情況見表8及圖7。

      4.1有限元模擬

      通過數(shù)值模擬較真實(shí)地獲得空心板梁的抗彎承載能力,需準(zhǔn)確獲得材料過火后的性能,根據(jù)材料物理性能與檢測(cè)指標(biāo)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,實(shí)例梁100%區(qū)域混凝土脫落,剝落平均深度為3.6 cm,已超過鋼絞線凈保護(hù)層厚度的2/3。文獻(xiàn)[16]表明,僅底板直接受火時(shí),火災(zāi)最高溫度控制在800 ℃,當(dāng)混凝土距離受火面大于15 cm后,火災(zāi)過程中混凝土最高溫度已低于50 ℃,火災(zāi)溫度作用可以忽略。故建模時(shí),距梁底15 cm以上采用完好區(qū)域的材料參數(shù),15 cm以下區(qū)域采用脫落混凝土區(qū)域的材料參數(shù)。文獻(xiàn)[17]對(duì)高溫后481根預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量進(jìn)行實(shí)測(cè),結(jié)果表明,高溫后預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量幾乎不隨所經(jīng)歷溫度、初始應(yīng)力水平的變化而發(fā)生明顯變化。故高溫后鋼絞線彈性模量取材料常溫時(shí)的彈性模量。

      采用有限元軟件ANSYS建模,混凝土應(yīng)采用SOLID65單元,過火后混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的準(zhǔn)確模擬是利用數(shù)值模擬獲得抗彎承載能力的重要環(huán)節(jié)。模擬時(shí)采用隨動(dòng)硬化模型,混凝土破壞準(zhǔn)則中,張開裂縫的剪切傳遞系數(shù)根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)并試算后取0.7,閉合裂縫的剪切傳遞系數(shù)經(jīng)多次調(diào)整后取0.95?;炷羻屋S應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系綜合了Hognestad和GB 50010—2002的規(guī)定。鋼筋和鋼絞線采用LINK8單元模擬,不考慮鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)滑移,鋼絞線采用考慮強(qiáng)化的雙線性等向強(qiáng)化模型BISO模擬。將普通鋼筋以定義實(shí)常數(shù)(縱向、橫向鋼筋和箍筋的配筋率)的方式彌散到混凝土單元中考慮其作用。為杜絕應(yīng)力集中導(dǎo)致計(jì)算提前跳出,加載位置及支座處設(shè)置了彈性模量為混凝土100倍的單元。劃分單元時(shí),采用六面體映射網(wǎng)格,全橋單元數(shù)5 918,節(jié)點(diǎn)數(shù)8 266。模型見圖8。

      4.2承載能力試驗(yàn)

      為了驗(yàn)證常用檢測(cè)指標(biāo)與材料性能的關(guān)系以及結(jié)合有限元模擬分析過火后空心板梁的適用性,對(duì)選定的實(shí)例梁進(jìn)行極限承載能力對(duì)比試驗(yàn)。加載試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)見圖9。

      試驗(yàn)加載布置需同時(shí)考慮正截面最大彎矩及1/3l~2/3l處截面抗剪承載能力的要求,最終確定分配梁間距為3 m,加載布置詳見圖10。加載裝置采用反力架油壓千斤頂加載,采用擴(kuò)大混凝土塊作為錨固基礎(chǔ),通過精軋螺紋鋼和橫向反力梁進(jìn)行傳力。試驗(yàn)加載流程和終止條件見有關(guān)規(guī)范。

      由于照顧前期外觀及無損檢測(cè)的需要,試驗(yàn)臺(tái)座凈高1.2 m,出于安全考慮及千斤頂行程原因,試驗(yàn)并未加載至空心板梁完全破壞,因而未出現(xiàn)混凝土壓碎梁體斷裂、梁板坍塌等結(jié)構(gòu)徹底被摧毀的現(xiàn)象,試驗(yàn)過程中,結(jié)構(gòu)的主要現(xiàn)象為:隨著荷載增加,梁體撓度不斷變大,變形從線性逐步向非線性發(fā)展;原有裂縫逐漸變寬,新裂縫首次出現(xiàn)區(qū)域?yàn)榭v向距跨中5 m范圍內(nèi),并隨著加載的進(jìn)行逐漸向支點(diǎn)方向延伸,裂縫平均間距隨著加載量增大逐漸變小。當(dāng)縱向距跨中5.5 m的受拉主筋處斜裂縫垂直首先超寬1.5 mm時(shí),停止加載。

      4.3結(jié)果對(duì)比

      有限元模擬結(jié)果及試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見表9(表中加載總重為雙荷載之和)及圖12,圖13為終止加載時(shí)跨中附近裂縫情況,圖14為終止加載時(shí)實(shí)際裂縫(荷載試驗(yàn))分布圖,圖15為對(duì)應(yīng)鋼絞線應(yīng)力(有限元模擬)分布圖。綜合圖13~圖15可知,破壞時(shí)鋼絞線先屈服,而抗壓區(qū)混凝土未出現(xiàn)壓碎現(xiàn)象,頂緣最大壓應(yīng)變僅為814 με,即表現(xiàn)出少筋梁脆性破壞特點(diǎn)。經(jīng)復(fù)核原設(shè)計(jì),該梁為適筋梁,火災(zāi)作用后因底板鋼絞線強(qiáng)度降低而成為少筋梁。綜上,通過常用檢測(cè)指標(biāo)獲得材料性能,進(jìn)而通過有限元方法獲得先張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋過火后極限承載能力是可行的,滿足工程精度。

      5結(jié)論

      1)混凝土高溫爆裂剝落,致使空心板截面損失,并進(jìn)一步降低該區(qū)域混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼絞線強(qiáng)度,是導(dǎo)致該截面抗彎承載能力降低的主要原因。

      2)當(dāng)過火后混凝土剝落深度超過2/3鋼絞線凈保護(hù)層時(shí),混凝土抗壓強(qiáng)度、預(yù)應(yīng)力鋼筋線拉伸強(qiáng)度折減系數(shù)達(dá)0.7,將嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)極限承載能力。

      3)火災(zāi)作用將改變空心板極限破壞形態(tài),由延性轉(zhuǎn)為脆性破壞。

      4)利用常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)與材料性能的折減關(guān)系,并結(jié)合有限元模擬分析過火后預(yù)應(yīng)力空心板梁的極限承載能力,滿足工程精度。

      5)提出的常用檢測(cè)指標(biāo)與材料性能折減系數(shù)的關(guān)系,僅為小跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁底面直接受火,其他類型橋梁以及不同面受火情形需進(jìn)一步研究。參考文獻(xiàn):

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      (編輯胡玲)

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