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钢管混凝土拱桥施工监控中的温度效应研究

作　者: 于臣明
导　师: 屈俊童
学　校: 云南大学
专　业: 防灾减灾及防护工程
关键词: 温度应力 钢管混凝土拱肋 均匀温度 温度梯度 温度修正 日照温度荷载 计算合拢温度
分类号: U445.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


桥梁结构受环境温度的影响,会产生较大的温度应力和变形。在施工监测中,如果不考虑温度荷载作用,实测数据和理论值会有较大出入,影响监测结果的判定,并最终影响成桥质量,必须对应力和标高进行温度修正。因此对桥梁施工监控中环境温度场的变化规律以及温度荷载的影响加以研究是有必要的。拱桥在环境温度场变化条件下,其温度荷载可以看做是线性温度变化和非线性温度变化共同作用的结果,为了简化计算,本文在用有限元分析时,主要考虑均匀温度变化和温度梯度作用。在分析均匀温度荷载作用时,相对于温升作用,温降变化对桥梁的施工质量危害更大；同时温度梯度荷载的作用是不可忽视的,由温度梯度作用引起结构温度应力和位移的变化在一些单元上要比均匀温度荷载大得多,通过理论修正值和实测数据的比较,发现考虑温度梯度作用的分析结果比较接近实际。哑铃型钢管混凝土拱桥的拱肋截面结构形式较复杂,它是通过在钢管内浇注混凝土而形成的钢管和混凝土组合结构,主要由上弦拱肋、下弦拱肋、腹板和管内混凝土组成。这种结构的优越性在于：通过外部钢管对混凝土的套箍作用,既增强了钢管的抗压稳定性和抗腐蚀能力,又提高了管内混凝土的抗压能力和延性。目前国内外相关规范中的温度荷载没有针对这一结构的规定,本文在有限元分析中,把拱肋截面作为施工联合截面来处理。目前国内外对桥梁温度荷载的相关研究已经有一定进展,但对于结构形式较新颖,且应用前景很好的钢管混凝土结构的研究并不多。本文以一座在建钢管混凝土拱桥的现场监测数据为基础,借助有限元模型计算,重点分析总结了桥址区环境温度场以及拱桥的系梁、拱肋的温度、应力、标高变化规律,并对一些控制截面的实测值与理论修正值进行了一系列的比较,最终得出当地环境温度场和钢管混凝土拱桥温度荷载的变化规律。对类似气候区域的桥梁监测有一定的指导意义。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 概论  8-14
  1.1 概述  8-12
  1.2 研究内容与创新点  12-14
第2章 温度荷载相关理论  14-27
  2.1 气温变化类型  14-16
  2.2 温度应力  16-19
    2.2.1 温度应力的特点  16-17
    2.2.2 温度及应力的变化过程  17-18
    2.2.3 混凝土温度应力的类型  18-19
    2.2.4 钢管混凝土拱桥的温度应力  19
  2.3 温度效应相关各国规范  19-24
    2.3.1 均匀温度  19-21
    2.3.2 温度梯度  21-24
  2.4 日照温差与太阳辐射  24-27
第3章 工程概况及有限元模型  27-35
  3.1 工程概况  27-28
  3.2 绥江气候特征分析  28-29
  3.3 有限元模型  29-35
第4章 钢管混凝土拱桥温度荷载有限元分析  35-65
  4.1 均匀温度荷载  35-57
    4.1.1 温升对位移和应力的影响  35-45
    4.1.2 温降对位移和应力的影响  45-57
  4.2 温度梯度荷载  57-64
    4.2.1 系梁竖向5℃温度梯度的影响  57-59
    4.2.2 系梁竖向10℃横向5℃温度梯度的影响  59-62
    4.2.3 拱肋截面温度梯度的影响  62-64
  4.4 小结  64-65
第5章 监测结果及日照温度影响  65-94
  5.1 桥址环境温度场分析  65-66
  5.2 日照温度场的特点及重要性  66-67
    5.2.1 日照温度场的重要性  66-67
    5.2.2 日照温度场的特点  67
  5.3 主拱及系梁的位移观测  67-74
    5.3.1 观测方法  67-69
    5.3.2 监测难点及解决办法  69-72
    5.3.3 观测结果  72-74
  5.4 主拱及系梁的应力观测  74-84
  5.5 温度修正实例及日照温度荷载实测与理论值比较  84-93
    5.5.1 主拱及系梁位移的温度修正实例  84-88
    5.5.2 主拱及系梁温度应力实测值与理论值比较分析  88-93
  5.6 小结  93-94
第6章 钢管混凝土拱桥合龙  94-109
  6.1 钢管混凝土构件的温度特性  94
  6.2 合龙前后的实时监测  94-102
  6.3 合龙时机的选择及合龙结果  102-107
    6.3.1 计算合龙温度  102-105
    6.3.2 合龙结果  105-107
  6.4 合拢温度偏高对合拢的影响  107-108
  6.5 小结  108-109
第7章 结论与展望  109-111
  7.1 结论  109-110
  7.2 展望  110-111
参考文献  111-113
研究生期间发表的论文  113-114
致谢  114

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 桥梁施工 > 施工技术
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