桥梁CFRP缆索外包陶瓷纤维的防火性能研究

摘要

碳纤维增强复合材料(CFRP)轻质高强,性能优异,但其耐高温性能差.对桥梁CFRP缆索外包30 mm厚陶瓷纤维(CF)防火层的防火性能进行了模型试验研究,使用有限元软件建立了相应的数值分析模型.利用数值模拟对热释放率分别为100和300 MW两种桥面火灾作用下外包不同CF厚度的CFRP缆索内部的升温过程进行计算,获得了各工况对应的缆索临界安全耐火时长,并建立了CFRP缆索CF防火层厚度—临界安全耐火时长关系模型.研究结果表明,桥面火灾作用下,对CFRP缆索外包CF防火层可大幅提高缆索的临界安全耐火时长. CF厚度与缆索临界安全耐火时长基本上呈线性关系.在热释放率为100和300 MW的车辆火灾持续作用下,当CF防火层为70 mm时,防火层-CFRP缆索界面温度达到250℃所需的临界安全耐火时长分别为49和43 min.