总第316期交通科技SerialNo.3162023第1期TransportationScience&TechnologyNo.1Feb.2023DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2023.01.008收稿日期:2022-10-12第一作者:周焕廷(1969-),男,教授,博士。通信作者:肖心雷(1995-),男,硕士。*国家自然科学基金项目(51878528)资助高强钢-混凝土组合梁抗火性能参数分析*周焕廷肖心雷(武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉430070)摘要为研究Q460高强工字型钢-混凝土组合梁的抗火性能,采用ABAQUS建立了组合梁有限元模型,研究了初始残余应力、端部约束及钢材强度等关键参数对高强钢-混凝土组合梁抗火性能的影响规律。结果表明,初始残余应力主要通过影响高强钢组合梁截面纵向应力分布从而改变梁的抗弯刚度,当残余应力对梁截面抗弯刚度产生有利贡献时,梁的抗火性能得到一定提升;约束高强钢组合梁升温后期产生的悬链线效应减缓了梁跨中挠度的增加速率,组合梁临界温度提高;随着温度的升高,采用Q460高强钢的组合梁跨中挠度下降速率更为缓慢,临界温度较Q235钢-混凝土组合梁提高了约11%。关键词组合梁抗火性能数值分析高强钢中图分类号U441随着大跨度桥梁的兴起,普通强度的钢材已很难满足桥梁设计的要求。因此,为了进一步提高组合梁桥的承载性能,高强钢材逐渐被广泛应用到组合梁桥之中。由于桥梁火灾事故的频繁发生,对组合梁桥的安全性提出挑战。考虑到高强钢的高温力学性能与普通钢有较大区别,因此对高强钢-混凝土组合梁的抗火性能研究很有必要。目前针对高强钢构件已有较为系统的试验、理论分析,以及数值模拟研究,结果表明,提高钢材强度对构件常温和高温下的承载能力均有一定程度的提高。代力等[1]采用ABAQUS对钢-混凝土组合梁进行了关于极限承载力的研究,结果表明,钢材强度对组合梁极限承载力影响较大,当钢梁强度由235MPa提升至390MPa时,组合梁极限承载力提升了43.7%。考虑到初始残余应力对高强钢构件力学性能有不可忽视的影响,周焕廷等[2]通过有限元软件分析了不同钢梁残余应力模式对预应力连续普通钢-混凝土组合梁抗火性能的影响机理,分析结果表明,残余应力的分布并不总是对预应力钢-混凝土组合梁的高温性能产生不利影响。为了研究高强钢构件在约束条件下的抗火性能,Ali等[3]开展了施加不同轴向约束强度下的蜂窝组合梁抗火试验研究,结果表明,在轴向约束作用下组合梁在升温后期都产生了悬链线效应,由此促使组合梁在较高温度时仍未发生破坏。考虑到高强钢构件的承载性能及破坏机理较普通钢构件有明显不同,因此有必要开展高强...
