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受火后钢混凝土组合梁材料性能试验研究
姚伟发,黄侨,张娟秀
（东南大学交通学院桥梁工程系,南京 210096）
摘 要：为研究火灾高温后组合梁桥的基本材料力学性能与特征,共制作3片具有代表性的缩尺梁模型：简支T形梁、简支箱形梁及连续箱形梁,利用火灾试验炉进行局部三面受火试验,并给出详细的试验方案.通过受火后取样试件与未受火试件的材性试验结果对比,可以发现受火（最高温度在700～900 ℃）对钢板材料的屈服强度及极限强度均有一定程度的降低,降低幅度为10%～20%；而钢板材料弹性模量随温度升高略有变化,但变化值不大.火灾对混凝土强度材性的影响可以忽略不计,但对其冷却后的材料强度有一定影响,相对于常温混凝土其强度会降低5%左右.
关键词：桥梁；火灾；钢混凝土组合梁；材料性能；试验
中图分类号：U442.59文献标志码：A文章编号：16744764（2015）03000110
Abstract：In order to investigate the basic mechanical performances of the composite girder under the fire loads, three typical experimental models including simplesupport Tsection girder, simplesupport boxsection girder, and continuous boxsection girder, were built. After establishing a detailed experimental plan, a fire experiment loaded on three sides was conducted in a laboratory fire furnace. The comparative study on the material characteristics of steel between the models before and after the fire loads showed that the yield and limit strengths decreased by 10%～20 % after fire loads with the 700～900 ℃.The elastic modulus of the steel girder only slightly changed with the increase of temperature. The influence on the concrete material during the fire could be almost ignored； however, 5% decrease of the concrete material strength could be found after cooling off. The results provided good experimental and theoretical foundation for determining the basic material characteristics in the antifire design of the composite girders.
Key words：bridges； fire； steelconcrete girder； material characters； experiments
随着中国国民经济持续稳定增长和综合国力的增强,交通基础建设得到迅猛发展.然而,由于车辆的超载、超速、司机的疲劳驾驶等原因造成的交通事故越来越多.由事故及其他缘由所引发的桥梁火灾往往给桥梁带来了较大的损坏,严重时甚至引起桥梁垮塌,给人们生命及财产安全带来了巨大的损失[13].
对于中国跨线桥广泛使用的钢–混凝土组合梁桥来说,其结构具有良好的静动力性能和疲劳性能[4].但在火灾高温作用下,由于钢材抗火的能力较之混凝土更差,与普通混凝土梁桥相比将会受到更大的损坏[5],甚至引起桥梁的坍塌破坏.具体来说,钢材在高温下强度和弹性模量降低,造成截面破坏和变形过大而失效、倒塌.钢筋虽有混凝土的保护,但在高温作用下强度降低,以致在外荷载引起的应力下提前屈服而引起截面破坏；混凝土强度和弹性模量随温度升高而降低[6]；由于构件内部温度梯度的作用,可能造成构件开裂,弯曲变形；由于构件热膨胀,可能使相邻构件产生过大的位移和变形[78].
然而,关于火灾安全措施的规定主要是针对建筑设计所需,对桥梁设计却缺少相应的规定.例如美国AFPA 502：Standard for Road Tunnels,Bridges,and Other Limited Access Highways（公路隧道、桥梁及其他高速公路标准）规定：应该防止导致公路桥梁或高架桥结构及结构关键构件破坏或完全倒塌的碰撞及高温暴露发生.没有任何规范制定了关于如何保护桥梁防火以免发生破坏或倒塌.与此相似,欧洲标准EC1 part2关于荷载的内容也没有包含任何桥梁防火的设计条款.即使欧洲相关的规范如EC1 part12,EC2 part12,EC3 part12,E part12也忽略了桥梁防火内容.同样,中国的相关设计规范中也没有包含任何有关桥梁防火的设计条款.
为研究火灾高温后组合梁桥的基本材料力学性能与特征,制作了3片具有代表性的缩尺梁模型进行局部火灾试验,通过对受火后取样试件与未受火试件的材料试验结果进行对比,取得的一些有益的结论可为组合梁桥防火灾设计时材料基本特性取值提供基础试验积累与理论依据.
1试验准备工作
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参考文献：
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2、 钢—混凝土组合结构施工技术 摘 要：钢-混凝土组合结构本身实际上就是一种现代化的新型建筑工程结构，是从传统的钢筋混凝土结构之中所演变出来的结构形式。本文主要针对钢-混凝土组。
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6、 后张法预应力钢筋混凝土箱梁施工质量控制 摘要：预应力钢筋混凝土，就是事先人为地在钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的混凝土。预应力钢筋。