本发明涉及桥梁安全评定技术领域，尤其涉及耦合数值模拟技术的火灾后混凝土桥梁安全状况评定方法。
背景技术：
火灾对建筑结构的危害是明显的，甚至在某些情况下会造成十分严重的灾难。比如911事件中世贸双子大厦的倒塌造成上千人死亡；2003年11月3日，湖南衡阳一栋商住楼着火，由于火势过大，救援过程中楼房突然倒塌，21名消防官兵被埋，最终20名牺牲，仅1名幸存；2015年1月2日哈尔滨大火致使楼房倒塌，5名消防员牺牲。这些惨痛的火灾导致的建筑结构倒塌事件告诉我们必须对钢筋混凝土结构在火灾下的力学性能特性展开深入研究，建立科学的防火规范和检测技术规范。随着我国交通运输事业的快速发展，城市间高速公路、城市内高架桥、立交桥等桥梁结构不断增多，各类桥梁火灾时有发生，由于桥梁建设成本高，发生火灾后，只有准确、科学的评价桥梁安全性能，才能确定桥梁的后续修复和维护方案，否则将会造成极大的资金浪费和安全隐患。
钢筋与混凝土在高温下复杂的力学特点和复杂的相互作用关系导致钢筋混凝土构件在火灾过程中和火灾后力学性能变化十分复杂。目前传统火灾后桥梁安全评估方法存在着以下不足：主观性判断内容占比重较大；评估方法缺乏总体的定量评分，可操作性差；评估方法中对复杂火灾导致的力学损伤情况的分析缺少系统性和深入性的缺点。
基于上述不足之处，近些年随着计算机模拟技术的发展，尤其是火灾太涡模拟技术和热力耦合有限元分析软件的广泛应用，使得模拟结果具有良好的规律性和代表性，在结合传统检测手段的情况下，可以建立定量化的火灾后桥梁安全评估方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种耦合数值模拟技术的火灾后混凝土桥梁安全状况评定方法，对火灾后的桥梁进行量化评定。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
耦合数值模拟技术的火灾后混凝土桥梁安全状况评定方法，包括如下步骤：
a、编制初步调查方案
在桥梁受火后，第一时间收集桥梁结构资料、火灾过程、桥梁受损程度概况信息，然后编制初步的调查方案，明确火灾后混凝土梁桥的检测目的、方法和手段；
b、初步检查
在桥梁火损现场，通过以外观调查为主的方式，对桥梁受火损伤状况进行检测，对桥梁受火在作用的过程进行调查，根据现场检测和调查结果，对照宏观评估标准，判断桥梁的损伤类别，当桥梁受火影响轻微或已发生结构失稳的状况时，根据检测结果直接提出技术建议，当现场难以对桥梁结构受损程度进行判断，则根据初步检测的结果编制详细检测方案，在方案中明确检测参数及相应的检测方法；
c、数值重构分析
将火灾过程进行准确的数值重构，所得结果与三维桥梁热力耦合有限元分析相结合，实现火灾过程和事故后力学分析数据的统一，在此基础上，将数值模拟的结果用于桥梁的技术状况评定，量化结构火损程度的评定指标；
d、详细检测
根据详细检测方案，对桥梁过火过程、结构受损位置、材料恶化进行检测，根据检测结果进行技术状况进行评定和承载能力评定，并提出处治建议；
e、编制报告
根据桥梁火损灾后的初步检测对桥梁进行技术状况评定并提出技术建议，根据详细检测的结果对桥梁进行技术状况评定和承载能力评定，并提出技术建议。
优选的，所述量化结构火损程度的评定指标包括爆裂剥落、混凝土烧损恶化、支座火损。
优选的，所述火灾后混凝土梁桥调查和检测的对象包括：桥梁结构中受火影响的力学独立体系或跨段。
优选的，所述公路梁桥技术状况评定包括桥梁构件、部件、桥面系、上部结构、下部结构和全桥评定，火灾后公路梁桥技术状况评定应采用分层综合评定与5类桥梁单项控制指标相结合的方法，采用分层综合评定法时先对梁桥各构件进行评定，然后对梁桥各部件进行评定，在对桥面系、上部结构和下部结构分别进行评定，最后进行梁桥总体技术状况的评定。
本发明的有益效果是：通过将传统检测方法和数值模拟分析相结合，提出了火灾后混凝土梁桥检测与评估方法，在本方法中，明确了混凝土梁桥受火后应检测的项目及内容，增加了对桥梁火损病害的判定标准，规定了混凝土梁桥火损灾后技术状况的评估流程，实现对火灾后的桥梁进行量化评定。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明的流程图；
图2是本发明的桥梁技术状况评定指标图；
图3是本发明中的火损检测内容及抽样原则表；
图4是本发明中的桥梁火损检测内容表；
图5是本发明中的爆裂、剥落评定标准表；
图6是本发明中的混凝土烧损、恶化评定标准表；
图7是本发明中的钢筋性能评定标准表；
图8是本发明中的橡胶支座火损评定标准表；
图9是本发明中的钢支座火损评定标准表；
图10是本发明中的桥面火损评定标准表；
图11是本发明中的桥梁总体技术状况评定等级表；
图12是本发明中的桥梁技术状况分类界限表；
图13是本发明中的梁桥各部件权重值表；
图14是本发明中的桥梁结构组成权重值表；
图15是本发明中的构件各检测指标扣分值表。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
如图1和2所示，耦合数值模拟技术的火灾后混凝土桥梁安全状况评定方法，包括如下步骤：
a、编制初步调查方案
在桥梁受火后，第一时间收集桥梁结构资料、火灾过程、桥梁受损程度概况信息，然后编制初步的调查方案，明确火灾后混凝土梁桥的检测目的、方法和手段；
b、初步检查
在桥梁火损现场，通过以外观调查为主的方式，对桥梁受火损伤状况进行检测，对桥梁受火在作用的过程进行调查，根据现场检测和调查结果，对照宏观评估标准，判断桥梁的损伤类别，当桥梁受火影响轻微或已发生结构失稳的状况时，根据检测结果直接提出技术建议，当现场难以对桥梁结构受损程度进行判断，则根据初步检测的结果编制详细检测方案，在方案中明确检测参数及相应的检测方法；
c、数值重构分析
将火灾过程进行准确的数值重构，所得结果与三维桥梁热力耦合有限元分析相结合，实现火灾过程和事故后力学分析数据的统一，在此基础上，将数值模拟的结果用于桥梁的技术状况评定，量化结构火损程度的评定指标；
d、详细检测
根据详细检测方案，对桥梁过火过程、结构受损位置、材料恶化进行检测，根据检测结果进行技术状况进行评定和承载能力评定，并提出处治建议
e、编制报告
根据桥梁火损灾后的初步检测对桥梁进行技术状况评定并提出技术建议，根据详细检测的结果对桥梁进行技术状况评定和承载能力评定，并提出技术建议。
其中，量化结构火损程度的评定指标包括爆裂剥落、混凝土烧损恶化、支座火损。
其中，火灾后混凝土梁桥调查和检测的对象包括：桥梁结构中受火影响的力学独立体系或跨段。
其中，公路梁桥技术状况评定包括桥梁构件、部件、桥面系、上部结构、下部结构和全桥评定，火灾后公路梁桥技术状况评定应采用分层综合评定与5类桥梁单项控制指标相结合的方法，采用分层综合评定法时先对梁桥各构件进行评定，然后对梁桥各部件进行评定，在对桥面系、上部结构和下部结构分别进行评定，最后进行梁桥总体技术状况的评定。
针对火灾后的混凝土梁桥的受损状况，应开展如图3所示的检测项目。
火灾后混凝土梁桥技术状况评定工作应先根据过火过程确定和现场检测的结果对桥梁火损病害进行汇总，然后对参照如图4至10至所示的病害评定标准对病害进行标度确定。
公路梁桥技术状况评定包括桥梁构件、部件、桥面系、上部结构、下部结构和全桥评定。火灾后公路梁桥技术状况评定应采用分层综合评定与5类桥梁单项控制指标相结合的方法。
采用分层综合评定法时先对梁桥各构件进行评定，然后对梁桥各部件进行评定，在对桥面系、上部结构和下部结构分别进行评定，最后进行梁桥总体技术状况的评定。
梁桥总体技术状况评定等级分为如图11所示的1类、2类、3类、4类、5类。
评定计算参照图12至14所示标准：
(1)桥梁构件的技术状况评分按下式计算：
(2)桥梁部件的技术状况评分按下式计算。
或
或
当上、下部结构中的主要部件某一构件评分pmcil、bmcil在[0，40)区间时，其相应的部件得分等于该构件的得分。
(3)桥梁上部结构、下部结构、桥面系的技术状况评分按下式计算。
(4)桥梁总体的技术状况评分按下式计算。
dr＝bdci×wd+spci×wsp+sbci×wsb
5类混凝土梁桥技术状况单项控制指标：
对过火后的混凝土梁桥进行技术状况评定时，有下列情况之一时，桥梁评定单位应评为5类桥：
(1)上部结构有落梁；或有梁、板断裂现象。如：对于预应力混凝土梁桥腹板、底板和翼缘板烧损，若腹板、底板和翼缘板混凝土与钢筋剥离面积达50％以上，混凝土剥落深度超过外层钢筋深度达到腹板和底板厚度的一半，外露大部分钢筋有熔断，预应力钢束露出，梁体产生明显裂缝和变形；
(2)梁式桥上部承重构件控制截面出现全截面开裂；
(3)梁式桥上部承重构件有严重的异常位移，存在失稳现象；
(4)结构出现明显的永久变形，变形大于规范值。
(5)关键部位混凝土出现压碎或杆件失稳倾向；或桥面板出现严重塌陷。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。