HC火灾下考虑支座高温性能退化影响的PC薄腹梁垮塌机理及抗火设计方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51878057
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0804.结构工程
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Prestressed concrete thin-web girders are widely used in bridge construction and it has no definite collapse mechanism under fire condition. Due to its thin web and large span and existed prestressing strands and influence of high-temperature performance deterioration in bearing, the fire endurance of prestressed concrete thin-web girder cannot be obtained by failure criterion of RC beam in building. However, very little work has been done on study on fire resistance performance of prestressed concrete thin-web girder. To this end, this project will use a combined research method, including actual bridge sampling, model experiments, finite element theory and incremental iteration method of limit equilibrium state based on time-dependent boundary. The influence law on damage degree and effective prestress and deflection and the rate of deflection and bearing capacity, resulting from prestress degree and section type and load level and fire parameters based on time-dependent boundary conditions, of prestressed concrete thin-web girder under hydrocarbon fire condition is to be analyzed. Collapse mechanism of prestressed concrete thin-web girder based on high-temperature deterioration of bearing during the entire process of hydrocarbon (HC) fire is to be explored deeply. The limit state, including boundary, spalling, temperature, prestress degradation, deflection, the rate of deflection and bearing capacity, will be considered, and the reasonable failure criterion of prestressed concrete thin-web girder based on high-temperature performance in bearing under hydrocarbon fire is to be proposed. The calculation method of fire endurance and the fire-resistant design method on prestressed concrete thin-web girder under hydrocarbon fire condition will be also proposed. The data provision will be prepared for the guideline of fire resistance design of bridge structure and specification.
预应力混凝土(PC)薄腹梁在桥梁建设中应用广泛,然其火灾下的垮塌机理不明确,由于预应力混凝土薄腹梁腹壁薄、跨径大加之预应力筋的存在,同时受支座高温性能退化的影响,以建筑用RC梁的破坏准则无法获取预应力混凝土薄腹梁的合理耐火极限,目前国内外对此研究空白。为此,本项目拟采用实桥采样、模型试验、有限元理论和边界时变的极限平衡状态增量迭代法相结合的研究方法,考虑边界条件时变效应分析预应力度、截面形式、荷载水平及火灾参数对碳氢(HC)火灾下预应力混凝土薄腹梁的损伤度、有效预应力、变形、变形率及承载能力的影响规律,深入探索预应力混凝土薄腹梁在HC火灾下考虑支座高温性能退化影响的垮塌机理,综合考虑损伤极限状态(边界、爆裂、温度、预应力衰变、变形、变形率和承载能力),建立HC火灾下考虑支座高温性能退化影响的预应力混凝土薄腹梁的破坏准则,提出耐火极限计算方法和抗火设计方法,为桥梁抗火设计及规范编制提供依据。

结项摘要

油罐车碰撞或倾覆引发可燃物燃烧引起的碳氢(HC)火灾,可能导致局部构件破坏甚至桥梁整体垮塌。项目选取应用广泛的预应力混凝土(PC)薄腹梁为研究背景,针对半开放环境下(桥下火灾场景)预应力混凝土薄腹梁(箱形截面梁和T形截面梁)的抗火性能,通过试验研究、数值模拟、理论分析,开展了预应力混凝土梁火灾响应及承载能力衰退研究,揭示了高强爆燃火灾作用下预应力混凝土薄腹梁的损伤机理,并提出了一种预应力混凝土桥梁实用抗火设计方法。主要研究内容如下:.(1)采用场模型模拟了半开放环境下桥梁火灾温度场,对桥下不同净空、不同车辆类型和不同受火位置的桥梁火灾温度场进行分析,得到随火源中心水平距离、高度和时间变化的温度非定场,提出了空间位置任意点温度随时间变化的函数关系,建立了桥梁半开放环境火灾温度场模型。.(2)设计制作了5榀大比例PC简支缩尺模型试验梁(3榀箱形和2榀T形截面梁),开展了燃油加速升温碳氢火灾条件下PC梁局部受火试验,获得了梁截面温度场、挠度变化、有效预应力衰变、裂缝开展、高温爆裂和耐火极限的相关试验数据,分析了PC梁火灾损伤演化过程和破坏模式,研究了截面类型、荷载水平、预应力比和横隔板对PC薄腹梁抗火性能的影响规律。.(3)提出了火灾下PC桥梁火灾响应CFD-FEM耦合分析方法,该分析方法能够考虑简支、连续以及各类复杂截面的PC桥梁的真实边界条件(支座接触和梁端约束)和实际火灾温度场的不均匀特性。.(4)采用CFD-FEM耦合分析方法对PC薄腹梁在不同荷载、不同桥下净空和受火位置的典型车辆火灾场共同作用下的挠度发展、破坏模式和预应力衰变进行分析,获悉了火灾下PC薄腹梁的承载能力退化规律,揭示了火灾下PC薄腹梁的破坏机理。.(6)构建了桥梁结构实用抗火设计方法,考虑经济性能与结构性能的平衡建立了PC桥梁两类抗火设计目标,提出了“中度火灾可修复、严重火灾不垮塌”的PC桥梁抗火设计原则,获得了火灾下PC桥梁抗弯和抗剪承载能力简化计算方法。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(1)
科研奖励数量(6)
会议论文数量(5)
专利数量(4)
A numerical method for evaluating fire resistance of composite box bridge girders
组合箱桥梁耐火性能评价的数值方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Constructional Steel Research
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Zhang Gang;Kodur Venkatesh;Song Chaojie;He Shuanhai;Huang Qiao
  • 通讯作者:
    Huang Qiao
Experimental and numerical study on failure mechanism of steel-concrete composite bridge girders under fuel fire exposure
燃料火灾下钢-混凝土组合桥梁破坏机理试验与数值研究
  • DOI:
    10.1016/j.engstruct.2021.113230
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
    Engineering Structures
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Song Chaojie;Zhang Gang;Li Xuyang;Kodur Venkatesh
  • 通讯作者:
    Kodur Venkatesh
Fire Performance of Continuous Steel-Concrete Composite Bridge Girders
连续钢-混凝土组合桥梁梁的防火性能
  • DOI:
    10.1007/s12205-021-0985-x
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    KSCE Journal of Civil Engineering
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Zhang Gang;Song Chaojie;Li Xuyang;He Shuanhai;Huang Qiao
  • 通讯作者:
    Huang Qiao
Effect of pipe-cooling system on thermal-mechanical behaviour of PC box bridge girders at hydration age
管道冷却系统对水合龄期PC箱梁热力性能的影响
  • DOI:
    10.1186/s43251-020-00009-4
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Advances in Bridge Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Song Chaojie;Zhang Gang;Wen Hao;Zhang Yongfei
  • 通讯作者:
    Zhang Yongfei
Fire response of horizontally curved continuous composite bridge girders
水平弯曲连续组合梁的火灾响应
  • DOI:
    10.1016/j.jcsr.2021.106671
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
    Journal of Constructional Steel Research
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Song Chaojie;Zhang Gang;Kodur Venkatesh;Zhang Yongfei;He Shuanhai
  • 通讯作者:
    He Shuanhai

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

强度减损下混凝土箱梁预应力高温损失分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    解放军理工大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张岗;刘天龙;王翠娟;程海鲲
  • 通讯作者:
    程海鲲
刚度高温衰变的混凝土箱梁预应力时程损失研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    武汉理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张岗;刘天龙;王翠娟;程海鲲
  • 通讯作者:
    程海鲲
列车侧向撞击作用下U型梁碰撞荷载及损伤演化分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    建筑科学与工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张景峰;景媛;张楠;李小珍;张岗
  • 通讯作者:
    张岗
第二代HIV-1整合酶抑制剂筛选靶点概述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国医药生物技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张大为;赵明明;宋超;张岗;郭顺星*
  • 通讯作者:
    郭顺星*
拓宽长联桥梁部分拼接方法与拼接构造试验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国公路学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈康明;吴庆雄;陈宝春;张岗
  • 通讯作者:
    张岗

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

张岗的其他基金

钢桁-混凝土组合梁火灾损毁机理及抗火性能研究
  • 批准号:
    52378476
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
钢-混凝土组合连续弯箱梁耐火性能研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
火灾下混凝土桥梁有效预应力衰变机理与承载能力分析方法研究
  • 批准号:
    51308056
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码