[发明专利]一种大跨径悬索桥汽车燃烧抗火设置方法

权利要求书

1.一种大跨径悬索桥汽车燃烧抗火设置方法，其特征在于：确定悬索桥最危险火灾场景，采用随温度变化的热工参数计算得到高温下桥梁结构的极限承载力，得到悬索桥汽车燃烧极限状态，将不同导热系数的防火材料的防火性能进行对比，确定了硅酸铝为悬索桥主缆和吊索的外包防火材料，将硅酸铝外包于主缆和吊索上进行热分析，通过主缆和吊索的温度随防火层导热系数和厚度变化曲线，确定硅酸铝防火层厚度的取值区间，最后根据吊索不同高度截面处的温度场分布获得火灾下吊索的防护高度h，根据主缆纵向不同位置截面处的温度场分布获得主缆的防护范围。

2.根据权利要求1所述的大跨径悬索桥汽车燃烧抗火设置方法，其特征在于采用以下方法确定悬索桥的最危险火灾场景，具体是：汽车燃烧位置横桥向位于桥梁最外车道，纵桥向位于主缆竖向高度最低处，此位置距离悬索桥主缆吊索最近且主缆高度最低，为悬索桥危险火灾场景，在危险火灾场景下对桥梁结构施加恒载+汽车活载，得到吊索抗破坏时间最短所对应的场景为最危险火灾场景。

3.根据权利要求1所述的大跨径悬索桥汽车燃烧抗火设置方法，其特征在于采用以下方法确定悬索桥汽车燃烧下极限状态，具体是：当吊索在火灾作用下的应力大于吊索高温抗拉强度时，吊索会发生破坏，在最危险火灾场景下，得到悬索桥随时间变化的温度场结果和高温下随时间变化的吊索的拉应力σ（T）、抗拉强度f（T）、弹性模量E（T），当σ（T）=f（T）时，得到吊索的破坏时间t₀、吊索的极限承载力f₀、吊索极限温度T₀，此状态为悬索桥火灾的极限状态。

4.根据权利要求1所述的大跨径悬索桥汽车燃烧抗火设置方法，其特征在于采用以下方法确定悬索桥主缆和吊索防火层厚度，具体是：将防火材料外包作用于吊索上，通过赋予外包防火层和其内的吊索材料不同的热属性，建立外包防火层材料导热系数λ和吊索钢丝最高温度T的关系曲线，并将吊索最高温度T与火灾极限状态下的吊索极限温度T₀相比较，由T＜T₀确定外包防火层材料导热系数的取值区间，从而最终确定外包防火层材料为硅酸铝，改变硅酸铝防火层的厚度，施加热荷载，得到吊索最高温度T随防火层厚度d变化的关系曲线，根据火灾极限状态T＜T₀，确定吊索外包防火层的厚度的取值区间，计算得出极限状态时主缆内外层钢丝温度随时间变化曲线，为防止主缆最外层钢丝温度过高，确定主缆外包防火层厚度的取值区间。

5.根据权利要求1所述的大跨径悬索桥汽车燃烧抗火设置方法，其特征在于采用以下方法确定火灾下悬索桥吊索防护高度和主缆防护范围，具体是：根据火源高度计算出吊索不同高度截面处的温度场分布，得到不同截面高度吊索温度随时间变化的关系曲线，并与火灾极限状态下的吊索极限温度T₀相比较，由T＜T₀可获得火灾下吊索的防护高度；根据火源长度计算出极限状态时主缆纵向不同位置截面处的温度场分布，得到不同截面位置主缆内外层钢丝温度沿纵桥向分布曲线，为防止主缆最外层钢丝温度过高，可获得主缆的防护范围。