大跨径连续刚构温度水化热分析及应力应变转换

论文摘要

大跨径预应力混凝土刚构桥结构在温度荷载的作用下,会产生很大内力,降低截面的抗裂性能,并可能产生温度裂缝,严重影响桥梁的安全性和耐久性。本文在总结有关研究的基础上,以一座典型的三跨预应力混凝土连续刚构桥,研究分析了温度荷载对于预应力混凝土刚构桥的影响。根据热传导及有限元分析理论,采用不同国家规范所规定的温度荷载计算模式,研究分析了温度荷载、混凝土水化热及其分布对于这类桥梁结构的影响,结果表明对预应力混凝土连续刚构桥,我国新颁布的桥梁设计通用规范（JTG D60-2004）所规定计算模式的计算结果较为合理;升温荷载在主梁下缘引起较大的纵向拉应力,有时甚至超过活载的作用效果;水化热引起的温度上升大概在混凝土浇注后3天达到最大,此时箱梁翼板与底板之间温差很大,即使在自由悬臂的翼板,也存在较大的温度应力,必须引起高度的重视。大跨径刚构桥的施工监控工作中需要对应力应变进行适当的换算。由于应变的影响因素非常复杂,在实际的施工监控中很难应用准确的理论方法来分析。本文采用应变的理论计算值与实测差值相结合的方法来处理应力应变的换算问题,得到较好的效果,计算简便,易于推广。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.1.1 桥梁监控的发展
• 1.1.2 监控方法概述
• 1.2 本文研究问题的提出
• 1.2.1 温度问题
• 1.2.2 应力应变的转化问题
• 1.3 本文主要内容
• 第二章 箱梁温度理论基础
• 2.1 热传导基本理论
• 2.1.1 导热微分方程
• 2.1.2 边界条件
• 2.1.3 初始条件
• 2.2 有限元求解温度梯度
• 2.2.1 单元划分和温度场的离散
• 2.2.2 温度插值函数
• 2.2.3 单元变分计算
• 2.2.4 有限单元法的总体合成
• 2.2.5 温度场的求解
• 2.3 预应力混凝土箱型梁的温度应力求解
• 2.3.1 混凝土箱梁日照温差内约束应力计算
• 2.3.2 混凝土箱梁日照温差外约束应力计算
• 2.4 本章小结
• 第三章 箱梁温度效应研究
• 3.1 工程背景
• 3.1.1 全桥预应力钢束布置情况
• 3.1.2 主要设计参数
• 3.1.3 主要材料、荷载及相关参数
• 3.2 国内外设计标准中有关温度荷载的规定
• 3.3 各国规范关于温度梯度计算模式的比较
• 3.3.1 计算模型介绍
• 3.3.2 计算结果分析
• 3.3.3 分析与比较
• 3.4 大跨度刚构桥日照温度效应研究
• 3.4.1 有限元计算模型
• 3.4.2 计算结果分析
• 3.5 主梁施工水化热分析
• 3.5.1 混凝土水化热计算方法
• 3.5.2 有限元计算分析
• 3.5.3 水化热温度场分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 应力应变换算
• 4.1 应变仪器的选择
• 4.2 影响应变计观测的各种因素
• 4.3 应力应变转换方法
• 4.3.1 振弦式应变计原理
• 4.3.2 混凝土应变的温度变化影响
• 4.3.3 水化热影响
• 4.4 工程实例
• 4.5 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢