高墩大跨连续刚构桥温度效应研究

论文摘要

置于外界环境中的桥梁受到外界的影响而产生的温度效应,通常难以准确计算而被简化考虑。现实中许多桥梁事故都被证实与温度效应考虑不周有关,目前各国设计规范关于混凝土箱梁的温差荷载规定不尽一致。本文依托湖北省沪蓉西高速公路上的龙潭河特大桥桥墩和箱梁的温度场测试结果,对高墩大跨连续刚构由太阳辐射引起的温度梯度和温度应力进行了研究。在本文的研究中具体的工作和成果有:1、现场实测了由太阳辐射引起的混凝土箱梁截面及箱型桥墩截面上的非线性温度场,拟合得到箱梁的竖向温差曲线可以用指数函数Ty =17 e-5.7y和底板附近20cm内线性温差2℃来表示。桥墩顺桥向最不利温差分布为Tx =10.5 e-6.03x,横桥向桥墩最不利温差分布为Ty =7.4 e-5.50y。2、分别用空间模型和平面模型计算了龙潭河特大桥的温度应力。对于箱梁由于非线性温差而产生的腹板拉应力很大,为了防止混凝土裂缝的发生,设计中必须重视温度效应带来的影响。太阳辐射对桥墩应力影响较小,对墩顶位移影响较大,最大达2.4cm。3、本文使用周期性荷载疲劳理论和弹性模量折减的方法计算分析了龙潭河特大桥跨中挠度在周期性温度荷载作用下的挠度增加值。在连续刚构施工过程中预拱度的设置应考虑周期性温度荷载的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 高墩大跨连续刚构桥发展概况
• 1.2 超高墩连续刚构温度特性及研究概况
• 1.2.1 温度作用的效应
• 1.2.2 温度作用导致结构破坏的实例
• 1.2.3 连续刚构桥的温度特性
• 1.2.4 国内外对桥梁结构温度效应的研究状况
• 1.3 课题的来源、研究目的及主要研究内容
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 研究目的及主要研究内容
• 1.4 小结
• 第2章 温度场理论研究
• 2.1 引言
• 2.2 傅里叶定律
• 2.3 近似数值分析方法
• 2.3.1 有限元理论
• 2.3.2 有限差分法
• 2.3.3 温度场计算参数
• 2.4 小结
• 第3章 连续刚构桥日照温度场的现场试验与分析
• 3.1 试验方法和测点布置
• 3.2 实测数据及分析
• 3.2.1 桥墩截面温度场分布规律
• 3.2.2 箱梁截面温度场分布规律
• 3.3 试验成果
• 3.3.1 本文提出的温度梯度模式
• 3.4 新规范中温度梯度的几点说明
• 3.4.1 公路桥规温度梯度的取值
• 3.4.2 桥墩截面温度荷载取值问题
• 3.5 小结
• 第4章 连续刚构桥温度应力计算分析
• 4.1 引言
• 4.2 有限元方法
• 4.2.1 温度应力有限元计算公式
• 4.2.2 空间8 结点等参单元
• 4.2.3 空间单元的等效结点热荷载
• 4.3 箱梁空间模型温度应力的计算
• 4.3.1 ANAYS 概述
• 4.3.2 箱梁空间模型的建立
• 4.4 桥墩应力和墩顶位移的计算分析
• 4.5 成桥阶段温度应力的计算
• 4.5.1 成桥阶段温度荷载工况的拟定
• 4.5.2 三种工况下外约束应力比较
• 4.6 理论值与实测值比较分析
• 4.7 年温差效应
• 4.8 桩基础对连续刚构温度应力及预拱度的影响
• 4.8.1 分析模型的建立
• 4.8.2 分析结果对比
• 4.8.3 恒载作用下的预拱度的计算分析
• 4.9 悬臂施工中日照温差影响的主动修正
• 4.9.1 位移修正
• 4.9.2 应力修正
• 4.10 小结
• 第5章 周期性温度荷载对连续刚构的影响
• 5.1 温度荷载下弹性模量的取值
• 5.1.1 弹性模量的折减机理
• 5.2 温度疲劳特性简介
• 5.3 温度循环荷载作用下跨中挠度计算公式
• 5.3.1 瞬时变形基础上的长期变形公式
• 5.3.2 考虑疲劳变形弹性模量折减的长期变形公式
• 5.4 周期性温度荷载对龙潭河大桥跨中挠度的影响
• 5.5 小结
• 结论
• 一、成果
• 二、下一步工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A（攻读学位期间发表的学术论文）