绥芬河斜拉桥混凝土箱梁温度效应研究

论文摘要

桥梁长期暴露在自然环境中,时刻受到大气温度、日照等气候因素的影响。这些因素改变着桥梁结构的温度分布,产生由温度变化或温度分布不均匀而生成的温度应力,有时这种温度应力值能达到甚至超过恒载或活载产生的应力值,影响着桥梁的承载能力。本文以绥芬河斜拉桥混凝土箱梁为分析对象,具体分析了箱梁温度效应对该桥的影响。绥芬河斜拉桥设计采用了混凝土箱梁形式,温度场与箱梁截面形式有着密切关系。混凝土箱梁夏季温度场是从大气温度的监测出发,利用综合温度的方法,按照第三类边界条件给箱梁标准截面施加温度荷载,采用ANSYS软件计算出了标准截面夏季温度场分布。混凝土箱梁冬季温度分布情况是通过试验展开分析的。绥芬河斜拉桥混凝土箱梁的温度应力是采用顺序耦合法进行分析的,将温度场作为温度荷载施加到计算模型,求解出混凝土箱梁的温度应力。本文利用绥芬河斜拉桥索力冬季、夏季的实测数据,建立全桥有限元模型,按照规范设置参考温度及温度荷载,并施加至全桥模型,计算出了温度所致混凝土箱梁伸缩量。计算及试验显示:绥芬河斜拉桥混凝土箱梁夏季温度梯度大于冬季;冬季存在负温度梯度现象;沥青层隔热作用有限;温度应力主要发生在混凝土结构的表层及边腹板与顶板连接的锐角部位;温度降低索力增大;温度所致混凝土箱梁伸缩量大于普通梁桥温度所致伸缩量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文依托的工程项目
• 1.4 论文的主要研究内容及技术路线
• 2 混凝土箱梁温度场理论
• 2.1 温度场与温度梯度概念
• 2.2 导热理论基础
• 2.2.1 热传导
• 2.2.2 热对流
• 2.2.3 热辐射
• 2.3 边界条件及初始条件
• 2.3.1 边界条件
• 2.3.2 初始条件
• 2.4 温度场有限元求解理论
• 2.5 设计标准中有关温度梯度的规定
• 2.6 本章小结
• 3 绥芬河斜拉桥混凝土箱梁热工参数
• 3.1 太阳辐射理论
• 3.2 直接辐射与天空散射
• 3.3 综合温度与对流换热系数
• 3.4 热工参数
• 3.5 本章小结
• 4 绥芬河斜拉桥混凝土箱梁温度场与温度应力
• 4.1 夏季温度场及温度应力研究
• 4.1.1 ANSYS计算原理
• 4.1.2 基于ANSYS的温度场研究
• 4.1.3 基于ANSYS的温度应力研究
• 4.2 冬季温度梯度试验研究
• 4.2.1 试验测试
• 4.2.2 对比分析
• 4.3 本章小结
• 5 绥芬河斜拉桥混凝土箱梁体系温差效应
• 5.1 高低温季节索力比较研究
• 5.2 ANSYS全桥模型建立
• 5.2.1 单元介绍
• 5.2.2 全桥模型
• 5.3 混凝土箱梁温度所致伸缩量研究
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢