火灾对钢拱桥承载力影响及自动报警系统研究

摘要

钢拱桥是一种历史并不久远的桥型,是随着工业革命的兴起而大力发展出来的结构形式,以其强劲的力度感、优美的曲线造型在大跨径拱桥中赢得了一席之地。桥梁作为现代交通运输系统重要的组成部分,一旦发生火灾将会带来严重的经济损失和恶劣的社会影响,所以开展钢拱桥火灾后力学性能以及桥梁报警系统的研究很有必要。
　　 本文主要着重于研究高温对结构整体力学性能以及线形的影响,采用基于计算的结构抗火研究方法,建模计算时采用ANSYS有限元软件,对上承式钢拱桥拱上立柱及拱肋弦杆在局部受火情况的每一阶段进行了具体分析,另外提出了适用于桥梁的火灾自动报警系统,本文的主要研究工作如下：
　　 ①对现有的高温下钢材热物理特性和力学性能变化规律,以及高温下钢材应力应变曲线进行了归纳与总结;
　　 ②基于Rubert.A和Schaumann.P的试验建立有限元分析模型,并对结果进行比较分析,验证了ANSYS有限元软件的正确性以及所采用系数的准确性;
　　 ③研究火灾下上承式钢拱桥桥面线形和拱肋线形,指出了变化规律并分析了跨中和l/4跨的拱上立柱在火灾作用下影响范围;
　　 ④分析指出了火灾下拱上立柱和与受火立柱相应的拱肋内力的变化规律;
　　 ⑤分析指出三种位置拱肋弦杆受火时的临界温度和屈服时间;
　　 ⑥提出了一套适用于桥梁的火灾自动报警系统。