《Separations》：The Temperature Response of Suspension Bridge Cables Under Vehicle Fires: A Large-Scale Pool Fire Experiment with Polyethylene and Gasoline
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悬索桥两侧吊杆缆索与主缆（统称缆索）是决定结构整体稳定性的关键承重构件。当燃烧车辆停靠于应急车道或慢车道时，缆索直接暴露于火灾中，因此研究车辆火灾场景下缆索温度响应对于悬索桥缆索耐火设计至关重要。为此，研究人员基于中国广州一座禁行油罐车实桥构建了1:4缩尺火灾
悬索桥两侧吊杆缆索与主缆（统称缆索）是决定结构整体稳定性的关键承重构件。当燃烧车辆停靠于应急车道或慢车道时，缆索直接暴露于火灾中，因此研究车辆火灾场景下缆索温度响应对于悬索桥缆索耐火设计至关重要。为此，研究人员基于中国广州一座禁行油罐车实桥构建了1:4缩尺火灾试验平台，在0–1.65 m/s横风下采用汽油与聚乙烯板模拟50 MW与75 MW重型卡车池火，开展9次火灾试验并测量不同车道起火时缆索温度。结果表明，火焰覆盖面积随热释放速率增大而增大，随风速呈先增后减变化且在1.0 m/s出现拐点。最不利工况为1.0 m/s横风下应急车道75 MW卡车火灾，试验中300 ℃等温线最大高度达2.0 m，对应实桥8.0 m。据此建议缆索防火保护范围高度不低于8.0 m。该研究为悬索桥缆索温度演化分析与防火策略优化提供重要参考。
研究背景方面，现代基础设施中桥梁防火控火仍是重要议题，随着交通量增长，大跨悬索桥日益增多，而车辆火灾尤其是重型卡车或油罐车火灾具有发展迅速、热释放速率高、局部热暴露强烈的特点，可能导致主缆与吊杆缆索钢力学性能因升温退化进而丧失承载力。既有桥梁规范与火灾标准对悬索桥缆索防护范围缺乏直接指导，既往研究多依赖数值模拟，缺乏大开敞环境下列车火灾下缆索温度响应的直接试验验证，材料级高温试验亦无法复现风驱车辆火灾的空间非均匀加热。为此，研究人员以广州新建悬索桥为原型，依据Froude相似准则构建1:4缩尺试验系统，选取聚乙烯（PE）板与汽油分别模拟不同燃烧特性，设置50 MW典型重卡与75 MW超载工况，在0–1.65 m/s横风下于应急车道与慢车道布置火源，开展9次池火试验，测量火焰形态、红外温度场及缆索（布置为两列各3束、每束15点K型热电偶）沿高度温度分布，旨在明确最不利场景与防护高度。
主要关键技术方法包括：基于Froude相似准则的1:4几何缩尺与参数转换；采用PE板（燃烧效率0.85、质量燃速0.031 kg/(m2·s)、热值45.0 MJ/kg）与汽油（对应参数0.85、0.055 kg/(m2·s)、43.7 MJ/kg）按式(1)反算火池面积以复现50 MW/75 MW池火；构建含10台3.2 kW风机与蜂窝整流器的0–3 m/s可调横风供给系统，配合四通道风速仪取平均风速；缆索模型高6 m（对应实桥24 m），两列间距1.0 m，热电偶阵列经钢管防火棉封装悬挂；同步采用1920×1080 CCD相机与GAS31红外热像仪（量程>1000 ℃）记录火焰演化与温度场。
研究结果部分，3.1节火焰形态发展规律表明PE火按初始、增长、稳定、衰减四阶段发展，稳定阶段火焰完全接触缆索产生最高热暴露。3.2节不同横风下火焰形态显示无风时火焰近垂直以辐射为主，0.5 m/s开始触缆，1.0 m/s缆索下部被火焰核包裹，火焰覆盖随风速先增后减、拐点为缩尺0.5 m/s（实桥1.0 m/s）。3.3节红外热像分析印证低风竖直分布、增风下游偏斜、75 MW工况火焰接触2号缆索，汽油与PE在0.5 m/s下温度场覆盖无显著差异。3.4节横向温差分布以300 ℃等温线为工程边界，应急车道300 ℃横向影响宽度随风速由1.2–3.2 m（实桥约8 m）扩至0.8–3.6 m（实桥11.2 m），慢车道各风速均未达300 ℃。3.5节沿缆高低温响应显示应急车道2号缆索在50 MW/0.5 m/s时300 ℃对应缩尺高1.6 m，75 MW/0.5 m/s时达2.0 m（实桥8.0 m）；慢车道仅1.65 m/s汽油火在1.2 m高残存353 ℃；最不利场景判定为实桥1.0 m/s横风、应急车道75 MW超载卡车火。
讨论部分指出横风对缆索热暴露影响非单调，缩尺0.5 m/s（实桥1.0 m/s）使火焰偏转直接接触应急车道缆索构成最不利条件；以300 ℃等温线高度作为竖向防护边界，最不利工况下缩尺2.0 m对应实桥8.0 m，推荐悬索桥缆索防火覆盖高度至少8.0 m；研究局限在于9组工况、缩尺环境、未耦合力学响应与防护材料耐久性。结论部分翻译如下：研究人员依Froude准则建1:4池火平台，以广州两桥为原型，0–1.65 m/s横风下用PE与汽油模拟50/75 MW重卡池火，测应急与慢车道缆索温度响应；横风与热释放速率是控制火焰形态与覆盖的核心因素，火焰覆盖随热释放速率增而增、随横风先增后减（缩尺拐点0.5 m/s即实桥1.0 m/s）；应急车道300 ℃高温区横向宽于慢车道，纵向300 ℃等温线最大高度是防护设计更关键指标；最不利场景为实桥1.0 m/s横风下应急车道75 MW超载卡车火，缩尺300 ℃等温线高2.0 m对应实桥8.0 m，50 MW下300/400/500/600 ℃等温线高分别为1.6/1.2/0.8/0.4 m；推荐缆索防火覆盖高度不小于8.0 m以300 ℃等温线为界，可避免欠防护与过防护。该研究为悬索桥缆索耐火设计与防火策略优化提供大尺度实景试验依据，成果发表于《Separations》。
