近年来,随着交通量逐渐增大,运输易燃易爆物品的车辆越来越多,如果发生交通事故极易引发火灾。桥梁是交通网络的重要组成部分,在遭受火灾时,不仅会造成人员伤亡和财产损失,更会导致交通瘫痪,救援困难。预应力钢筋混凝土简支箱梁桥是经常采用的结构形式,在火灾高温下,混凝土和钢材的材料、力学性能随温度升高逐渐退化,进而导致桥梁的承载能力发生变化。本文以国家自然科学基金—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(51308056)为依托,采用大型空间有限元软件ANSYS建立模型,分析了火灾下预应力混凝土箱梁桥的温度场和承载能力,揭示了承载能力随延火时间的变化规律。主要工作有:(1)通过分析比较国内外的研究成果,选取了预应力混凝土材料的热传导系数、比热容、热膨胀系数等热工参数和弹性模量、强度、本构关系等力学性能;使用大型空间有限元软件ANSYS建立了预应力混凝土箱梁的有限元模型,设置了不同的火灾工况,分析了火灾高温下箱梁截面的温度分布规律;(2)基于强度损失的虚拟层截面等效原理,计算了混凝土的累计烧损深度,根据预应力钢筋、普通钢筋的强度与温度的关系,计算了预应力钢筋和普通钢筋烧损后的强度;分别计算了L/8、L/4、L/2截面的正截面抗弯承载力,揭示了箱梁关键截面正截面抗弯承载力随延火时间的变化规律;通过定义不同的破坏准则,获取了火灾下桥梁结构的破坏时间;(3)采用热力耦合的方法,将温度场的计算结果作为荷载施加到结构场中。研究了预应力混凝土箱梁跨中截面的荷载—位移曲线随延火时间的变化规律,并由此判断其抗剪承载力,分析了火灾高温下预应力混凝土箱梁的裂缝情况,揭示了抗剪承载力随延火时间的变化规律;通过定义不同的破坏准则,获取了火灾下桥梁结构的破坏时间。