大跨径连续刚构桥箱梁温度效应研究

论文摘要

随着公路及城市立体交通的全面发展,桥梁建设进入了前所未有的飞速发展的黄金时期,其中箱形梁以其特有的优点,已成为大跨径连续梁桥和连续刚构桥主要的梁截面形式。但是大量连续箱梁桥及连续刚构箱梁桥在施工和营运过程中,常发现一些裂缝,对桥梁的使用造成极大的危害,受到许多国内外学者和专家的重视,温度应力成为混凝土箱梁发生裂缝的重要原因之一。温度场对箱梁温度效应的计算有较大的影响,使用不同的温度梯度模式计算得到的温度应力相差较大。因此,有必要通过实验和理论等研究工作,得到适合于我国或某一地区箱梁桥的温度场分布规律。本论文以龙潭河特大桥为工程背景,实测了在太阳辐射下箱梁截面和箱形墩截面的温度场,获得了箱梁截面竖向和横向温差分布拟合曲线及箱形墩截面顺桥向和横桥向的温差分布拟合曲线,并对温度分布及其影响因素进行了分析。在本文中运用有限元分析软件MIDAS/Civil,全桥采用空间梁单元,根据截面特性将其划分为452个单元,建立了龙潭河大桥右幅桥的计算模型。分别根据中国公路桥涵设计通用规范规（JTG D60-2004）中规定的温度梯度、箱梁竖向温度梯度、箱梁竖向与横向温度梯度的组合、箱梁温度梯度与箱形墩温度梯度的组合进行计算分析,得到箱梁在不同温度梯度模式下的位移和应力分布规律,得到箱形薄壁高墩在全桥受到日照温差作用下墩顶位移的分布规律,分析了箱形高墩的温度场对箱梁位移和应力的影响,并比较各计算结果之间的差异,得出了一些有益的结论,为高墩大跨连续刚构桥设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 预应力连续刚构桥简述
• 1.2 连续刚构桥温度效应的特性
• 1.3 温度效应导致结构裂损的实例
• 1.4 温度效应的研究现状
• 1.4.1 温度荷载的研究
• 1.4.2 温度应力的研究
• 1.5 本论文研究的主要目的及内容
• 2 混凝土桥梁日照温度效应的基本理论
• 2.1 温度荷载的分类、形成和特点
• 2.2 温度效应的基本假定
• 2.3 混凝土温度场与温度荷载分析
• 2.3.1 热传导微分方程求解
• 2.3.2 近似数值解分析
• 2.3.3 半经验半理论公式
• 2.4 国内外规范关于箱梁温度荷载的规定
• 2.5 小结
• 3 高墩大跨连续刚构桥温度场测试与分析
• 3.1 工程概况
• 3.2 测点布置及测试方法
• 3.3 箱梁实测数据整理及分析
• 3.3.1 箱梁温度波形分析
• 3.3.2 箱梁温差分析
• 3.4 墩身实测数据整理及分析
• 3.4.1 墩身温度波形分析
• 3.4.2 墩身内外壁温差分析
• 3.5 温度梯度的研究
• 3.5.1 箱梁温度梯度研究
• 3.5.2 桥墩的温度梯度研究
• 3.6 小结
• 4 高墩大跨连续刚构桥温度效应算例分析
• 4.1 MIDAS/Civil概述
• 4.2 基于MIDAS/Civil的温度荷载功能
• 4.3 温度效应算例分析
• 4.3.1 计算模型
• 4.3.2 成桥阶段日照温度效应分析
• 4.4 日照温差效应的计算结果分析
• 4.5 小结
• 5 结论与展望
• 参考文献
• 附录A （攻读学位期间发表的学术论文目录）
• 致谢