预应力混凝土箱梁桥温度场及温度效应实测研究

论文摘要

混凝土箱梁桥的温度效应是影响到桥梁的安全性和耐久性的重要因素。在温度荷载作用下,混凝土箱梁桥会产生较大的变形和应力,尤其对于采用悬臂施工的桥梁,温度荷载作用关系到各节段的立模标高,对成桥状态的线形产生较大的影响。研究混凝土箱梁的温度问题具有十分重要的意义。论文在对混凝土箱梁桥温度场长期观测的基础上,探讨了桥梁混凝土箱梁温度场的分布规律及温度效应,为公路桥梁规范关于混凝土箱梁桥温度场的规定提供建议和参考。以一座大跨度混凝土连续刚构箱梁桥为对象,通过混凝土断面内埋置温度传感器,对背景桥梁箱梁截面的温度场及温度效应进行了为期一年多的连续观测。根据实测资料,详细分析了在太阳辐射、降温以及四季平稳的自然环境下混凝土箱梁温度场随时间的变化规律。另一方面,论文针对箱梁的温度效应进行了实测：对桥梁跨中截面进行温度作用应力测试,用于分析箱梁温度场和温度应力的关系；对悬臂施工状态箱梁进行挠度测试,用于分析悬臂梁挠曲变形和温度梯度的关系。论文根据热传导有限单元法原理,建立了二维分析理论模型,采用第一类边界条件分析计算混凝土箱梁温度场。结果表明,混凝土箱梁采用第一类边界条件计算的结果与现场实测较为接近。此外,论文采用梁单元分析了理论温度效应,并与实测温度效应进行了比较分析,讨论了梁单元模型模拟温度效应存在的问题。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 混混凝土箱梁的温度作用
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 混凝土箱梁温度场实测
• 1.3.2 混凝土箱梁的温度梯度
• 1.3.3 各国规范规定的温度梯度模式
• 1.4 混凝土温度场研究存在的问题
• 1.5 本文主要研究内容
• 第二章 混凝土箱梁温度场观测
• 2.1 工程背景
• 2.1.1 工程简介
• 2.1.2 上部结构施工组织设计
• 2.1.3 桥址处气象特征
• 2.2 箱梁温度实测方案
• 2.2.1 观测截面选择
• 2.2.2 传感器布置
• 2.2.3 数据采集系统
• 2.3 数据采集
• 2.4 本章小结
• 第三章 温度场实测数据分析
• 3.1 温度测点实测数据
• 3.1.1 悬臂施工状态箱梁温度
• 3.1.2 沥青摊铺阶段
• 3.1.3 成桥阶段
• 3.2 测试温度结果分布比较
• 3.2.1 不同截面温度分布关系
• 3.2.2 不同时段截面温度分布关系
• 3.2.3 竖向温差分布规律
• 3.3 小结
• 第四章 混凝土箱梁温度场数值分析
• 4.1 桥梁结构温度场计算理论
• 4.1.1 导热微分方程
• 4.1.2 温度场初始条件与边界条件
• 4.2 有限元方法计算结构的温度场
• 4.2.1 基本方法
• 4.2.2 结构离散
• 4.2.3 时间离散
• 4.3 混凝土箱梁温度场计算
• 4.3.1 有限元模型
• 4.3.2 有限元模型计算及结果比较
• 4.4 小结
• 第五章 混凝土箱梁温度作用效应分析
• 5.1 温度应力计算的基本原理
• 5.1.1 纵向自约束应力
• 5.1.2 纵向外约束应力
• 5.2 箱梁跨中截面实测温度应力数据分析
• 5.2.1 箱梁应力测试
• 5.2.2 应变测试结果
• 5.3 箱梁应力分析
• 5.3.1 年温温度荷载
• 5.3.2 日照温度荷载
• 5.4 施工阶段日照温度作用对悬臂梁挠度的影响
• 5.4.1 日照温度作用对悬臂梁挠度影响试验
• 5.4.2 箱梁日照变形计算分析
• 5.5 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简介