连续刚构箱梁桥竖向温度梯度及其效应研究

论文摘要

桥梁是道路中断时跨越障碍物的重要建筑,箱梁以其优良的截面特性在大跨径梁桥建设中占据及其重要的地位。但是在国内外许多桥梁的施工和使用过程中,常发生许多严重的裂缝,造成极大的危害。研究表明,由太阳辐射引起的温度应力是产生这种裂缝的主要原因之一。因而,在桥梁设计时有必要充分考虑温度荷载,各国桥梁设计规范中对温度梯度模式都进行了规定,然而,由于所处的地理位置的不同,各国的桥梁设计规范中对于温度梯度模式的规定也有一定程度的差异,同时,在进行温度应力计算时,使用不同的温度梯度模式计算得到的温度应力也有较大差距。因此,研究符合实际情况的竖向温度梯度模式,对指导桥梁设计,改善桥梁的使用状况,具有重要意义。本文结合某连续刚构箱梁桥工程实际,从以下三方面对竖向温度梯度分布规律进了研究:(1)通过实际测量不同时刻箱梁截面温度变化的数据,然后对试验数据进行回归分析,拟合出沿梁高方向的温度分布规律:(2)现场实测温度荷载作用下的温度应力;(3)将实测得到的温度应力与采用有限元分析软件分析计算的结果进行了比较,验证温度梯度模式的正确性。本文通过试验观测及理论分析,得出符合桥梁实际情况的竖向温度梯度模式,对指导桥梁设计具有重要的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 国内外箱梁温度效应研究概述
• 1.2 本文的研究方法及意义
• 1.3 本论文主要研究内容及论文组织
• 2 箱梁温度场及其计算理论
• 2.1 温度荷载分类
• 2.1.1 日照温度变化
• 2.1.2 骤然降温温度变化
• 2.1.3 年温温度变化
• 2.2 温度场的主要影响因素
• 2.3 温度场计算理论
• 2.3.1 热传导微分方程的方法
• 2.3.2 近似数值分析方法
• 2.3.3 半经验半理论公式法
• 2.4 各国桥梁规范中有关温度荷载的规定
• 2.5 本章小结
• 3 竖向温度梯度研究
• 3.1 温度场试验
• 3.1.1 工程背景简介
• 3.1.2 测点布置及测试仪器的选择
• 3.2 温度场数据整理与分析
• 3.2.1 温度变化趋势分析
• 3.2.2 温度梯度的研究
• 3.3 本章小结
• 4 箱梁温度效应有限元分析及现场试验
• 4.1 温度应力
• 4.2 箱梁温度应力的计算
• 4.2.1 有限元计算软件简介
• 4.2.2 温度应力仿真计算
• 4.3 箱梁温度应力的现场实测
• 4.3.1 应变测点布置及仪器选择
• 4.3.2 现场数据观测
• 4.4 观测数据分析
• 4.4.1 跨中应变测点的应变及温度变化规律分析
• 4.4.2 现场实测的温度应力
• 4.5 温度应力实测值和计算值比较
• 4.6 本章小结
• 5 结论
• 参考文献
• 附录A
• 附录B
• 附录C
• 附录D
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢