大跨度钢桥日照温度场和温度效应研究

论文摘要

由于温度应力对桥梁结构有着很大的影响和危害,近几十年来,国内外对桥梁结构的温度场和温度应力做了许多研究工作,进行了一系列现场试验和理论研究,在温度场和温度应力方面已经做出了卓有成效的研究,积累了很多宝贵的经验,使得计算理论日趋完善。对于大跨度钢桥,由于钢材的导热性能好,对温度变化比较敏感,温度变化将更加显著。本文以重庆朝天门大桥为工程背景,分析了大跨度钢桥的日照温度场和日照温度效应。本文首先介绍了热传导理论,运用大型有限元软件ANSYS的瞬态热分析功能求解了桥梁杆件在不同时刻的温度场分布。利用ANSYS的求解结果,结合国内外关于温度场计算的规定,提出了正交异性桥面板的沿竖向的温度梯度分布模式,为该桥型计算温度效应提供了计算依据。根据各杆件的温度场求解结果,将非线性温度梯度等效成线性温度。用大型通用有限元软件MIDAS/civil建立全桥模型,选取温度梯度分布最大的时刻,分别计算局部温差效应和整体温度效应。根据分析结果,提出结构设计中的不足之处。为今后同类桥型的设计提供参考意见。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 桥梁温度荷载的国内外研究现状
• 1.3 本文工程背景和主要研究内容
• 1.3.1 本文工程背景
• 1.3.2 主要研究内容
• 第2章 温度场的有限元分析理论
• 2.1 引言
• 2.2 太阳辐射及大气温度日过程
• 2.2.1 太阳常数、太阳方位角的确定
• 2.2.2 太阳直接辐射
• 2.2.3 太阳散射辐射
• 2.2.4 大气温度的取值
• 2.2.5 风速的影响
• 2.3 有限元求解不稳定温度场
• 2.3.1 热传导方程
• 2.3.2 边界条件和初始条件
• 2.3.3 有限元求解瞬态温度场
• 2.4 本章小结
• 第3章 ANSYS求解钢桥温度场
• 3.1 引言
• 3.2 热力学参数的计算
• 3.2.1 太阳辐射强度的计算
• 3.2.2 对流换热与辐射换热的系数取值
• 3.2.3 日内气温的变化取值
• 3.2.4 其它热力学参数取值
• 3.3 ANSYSY求解钢桥温度场
• 3.3.1 温度荷载的施加
• 3.3.2 ANSYS求解温度场过程
• 3.4 桥面板温度场计算结果
• 3.5 弦杆与刚性系杆温度场计算
• 3.5.1 弦杆箱梁温度场分析
• 3.5.2 刚性系杆温度场分析
• 3.6 钢桥面板体系温度场分布研究
• 3.6.1 国内外关于稳定场分布模式的规定
• 3.6.2 正交异性钢桥面板温度场分布的确定
• 3.7 本章小结
• 第4章 朝天门大桥温度效应计算与分析
• 4.1 引言
• 4.2 板—桁温差效应研究
• 4.2.1 朝天门大桥构造简介
• 4.2.2 板—桁温度荷载取值
• 4.2.3 板—桁温差效应计算分析
• 4.3 桁—桁温差效应研究
• 4.3.1 桁—桁温度荷载取值
• 4.2.2 桁—桁温差效应计算分析
• 4.4 桥梁整体温度效应研究
• 4.5 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的论文及科研成果