大跨径预制混凝土箱梁温度场及温度效应研究

论文摘要

大跨径预制混凝土箱梁桥在自然环境中,受到太阳照射的作用,使得梁体内产生非线性的温度场,并产生很大的温度应力,严重影响结构的安全性和耐久性。本文以象山港大桥引桥为工程实例,对象山港大桥引桥的温度场进行了长时间的观测,期望得到此桥较为准确的温度场和温度效应。首先,本文系统的论述了国内外温度场和温度效应的研究历史和研究现状,并详细介绍了世界上一些主要国家的规范,讨论了混凝土箱梁温度场和温度效应的基本理论和计算方法。根据观测的数据,分析了在太阳辐射的作用下混凝土箱梁各个板件的温度场的分布规律,同时运用数学回归的方法对部分观测数据进行分析,拟合了符合大桥实际的温度梯度函数；依据实测得到的温度场的相关参数数据,采用有限元软件ANSYS进行了混凝土箱梁的温度场和温度效应仿真分析,并将现场实测到的温度效应数据与采用有限元软件分析计算的结果进行了比较,从而进一步验证了本文温度场特征的适用性,及温度效应实测值的正确性。其次,参考传热学的相关知识,结合有限元分析理论,本文建立了桥梁结构实体模型,并考虑第三类边界条件对结构模型进行非稳态热分析求解,总结了水泥水化热影响下施工过程中混凝土箱梁的温度发展历程以及温度场分布的规律,随后给出了保证混凝土箱梁浇注质量的一些温度控制措施。本文立足实践,运用理论知识和计算软件,在充分考虑工程所处环境条件,得出了符合本桥的温度场和温度效应,为工程施工提供了可靠的依据,有相当可观的实践价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 存在问题
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 大跨径预制混凝土箱梁温度场及温度效应分析方法
• 2.1 概述
• 2.2 混凝土箱梁温度场影响因素的分类及其特点
• 2.3 混凝土箱梁温度场的分析方法
• 2.3.1 Fourier热传导方程
• 2.3.2 近似数值方法
• 2.3.3 半理论半经验公式
• 2.4 混凝土箱梁温度效应分析方法
• 2.4.1 混凝土箱梁温度效应分析的基本理论
• 2.4.2 混凝土箱梁温度应力的计算方法
• 2.4.3 有限元分析方法的基本理论
• 2.5 国内外设计规范中有关温度场的规定
• 2.5.1 国外规范关于温度场的规定
• 2.5.2 国内规范关于温度场的规定
• 2.6 本章小结
• 第三章 大跨径预制混凝土箱梁温度场现场测试及结果分析
• 3.1 概述
• 3.2 混凝土箱梁温度场测试方法
• 3.3 混凝土箱梁温度场测点布置
• 3.4 混凝土箱梁日照和水化热温度场测试结果分析
• 3.4.1 大气温度
• 3.4.2 混凝土箱梁日照下箱梁体温度日过程
• 3.4.3 混凝土箱梁日照温度场测试结果
• 3.4.4 混凝土箱梁水化热温度场测试结果
• 3.5 混凝土箱梁温度场温度梯度曲线的拟合
• 3.6 本文所拟合的温度梯度曲线和国内外设计规范中的温度梯度曲线比较
• 3.7 本章小结
• 第四章 大跨径预制混凝土箱梁日照温度场及温度效应计算分析
• 4.1 概述
• 4.1.1 ANSYS计算混凝土温度场的方法
• 4.1.2 边界条件的分析
• 4.2 混凝土箱梁日照温度场计算
• 4.2.1 热交换系数的确定
• 4.2.2 大气温度的确定
• 4.2.3 结构热参数的确定
• 4.2.4 混凝土箱梁日照温度场计算模型及结果
• 4.2.5 混凝土箱梁日照温度场计算值和实测值的比较
• 4.3 混凝土箱梁日照温度效应研究
• 4.3.1 混凝土箱梁日照温度效应计算模型
• 4.3.2 混凝土箱梁日照温度效应计算结果
• 4.3.3 混凝土箱梁日照温度效应计算值与实测值的比较
• 4.4 各国规范中的温度场下温度效应对比分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 大跨径预制混凝土箱梁水化热温度场计算分析
• 5.1 概述
• 5.2 混凝土的绝热温升和热生成率
• 5.3 混凝土箱梁水化热温度场计算
• 5.3.1 混凝土箱梁水化热温度场计算模型
• 5.3.2 混凝土箱梁水化热温度场计算结果
• 5.3.3 混凝土箱梁水化热温度场计算值与实测值的比较
• 5.4 混凝土箱梁水化热温度控制措施
• 5.4.1 混凝土浇筑温度应力类型和温度应力发展过程
• 5.4.2 混凝土箱梁水化热温度控制措施
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢