公轨合用钢桁架桥梁抗火研究进展

张岗1，丁宇航1，熊鑫1，赵晓翠1，陆泽磊1，王世超1，侯旭2（1.长安大学公路学院；2.中交第一公路勘察设计研究院有限公司）

摘要：为提升公轨合用钢桁架桥梁（亦称低碳桥梁）抵抗火灾、结构与公轨车辆荷载联合作用的性能指标，延长公轨合用钢桁架桥梁的全寿命服役周期，通过调研现有文献、收集桥梁火灾资料、统计桥梁火灾数据，研究了桥梁火灾事故发展态势，剖析了钢桁架桥梁火灾事故特征，总结了国内外钢桁架桥梁火灾事故发生的各类原因；分析了公轨合用钢桁架桥梁的差异化火灾场景，归纳总结了公轨合用钢桁架桥梁的空间桁杆表面温度和截面升温特点；对比分析了火灾环境桥梁的热－力耦合非线性分析方法，阐明了公轨合用钢桁架桥梁的火灾破坏模式，以及抗火设计方法所需考虑的事项。研究结果表明：桥梁火灾呈逐年上升趋势，且钢桁架结构桥梁遭遇严重火灾时易发生快速连续垮塌事故；公轨合用钢桁架桥梁火灾场景、荷载布置、桁杆升温、破坏模式受其结构几何特征的影响显著；下层半封闭空间桁架结构呈现串并联及桁杆之间的多点热辐射路径，桁杆截面升温又具有薄壁多室空腔结构辐射的传热特征；桁杆的连接关系、构件的屈曲失效路径、结构的时变约束条件是抗火分析与设计中的难点；火灾环境公轨合用钢桁架桥梁在场景重构、快速评价、韧性提升和消防救援方面存在的关键问题，需要深入研究，以期对公轨合用钢桁架桥梁抗火研究与设计提供新的分析视角和指导依据。

关键词：桥梁工程；公轨合用钢桁架桥梁；综述；钢结构桥梁抗火；火灾场景；破坏模式；抗火设计