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斜拉桥箱梁温度场及温度效应的研究

作　者: 杨继
导　师: 张建仁；刘扬
学　校: 长沙理工大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 斜拉桥 混凝土箱梁 温度场 温度场观测 参数分析 温度梯度 温度作用效应
分类号: U441.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 293次
引　用: 6次
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内容摘要


混凝土箱梁的温度作用效应直接影响施工过程的安全性及后期使用阶段的可靠性。统计资料和研究表明,桥梁混凝土箱梁某些部位裂缝是由于温度作用而产生的,其原因是缺乏在系统的观测数据上对混凝土箱梁温度场的深入研究。本文以四川宜宾长江大桥为工程背景,进行斜拉桥箱梁温度场及温度效应研究。主要研究内容和成果如下:对宜宾长江大桥箱梁进行了4个月多的连续温度场观测。根据观测的数据,详细分析了在太阳辐射和降温的自然环境下混凝土箱梁各个板件的温度场随时间变化的规律。研究表明,在日气候条件变化下,混凝土箱梁的温度呈正弦曲线变化,周期为24小时。将混凝土箱梁的温度场分析由三维问题简化为二维问题,对混凝土箱梁温度场的时间滞后性进行了研究,提出了计算混凝土箱梁温度变化滞后时间的公式,从理论上证明了混凝土箱梁温度场的变化周期与日气温的变化周期相同。在测量的大量数据中选取部分数据分析了混凝土箱梁正温度梯度以及负温度梯度的规律,了解了在两种自然条件下箱梁温度场的分布情况。在结合有限元计算软件ANSYS的热分析的基础上,详细讨论了混凝土箱梁的正温度梯度曲线的影响因素。研究了我国公路桥梁混凝土箱梁的正温度梯度,证明其可以用指数函数来表达,并提出了本桥混凝土箱梁的正温度梯度指数函数表达式。根据计算研究结果,定量地确定了各影响因素与正温度梯度曲线的关系,证明了太阳辐射强度和日气温变化的幅值是影响混凝土箱梁正温度梯度的重要因素。运用桥梁博士软件进行了温度场效应计算基础上比较了拟合箱梁温度梯度函数的温度效应和设计运用的温度梯度函数的温度效应。说明了在不同模式的箱梁温度梯度下,箱梁内部的应力会发生变化,且会影响到桥梁的高程变化。整体温差对主梁标高与箱梁应力影响较小,索梁温差与主梁温度梯度对结构有较大影响,且他们对结构影响的规律有所不同。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-23
  1.1 概述  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-21
    1.2.1 国外研究现状  12-14
    1.2.2 国内研究现状  14-16
    1.2.3 国内外桥梁设计规范关于温度梯度的有关规定  16-21
  1.3 本文的主要工作  21-23
第二章 箱梁温度场及温度应力计算理论  23-34
  2.1 概述  23
  2.2 温度场有限元计算理论  23-31
    2.2.1 气候综合影响因素  23-24
    2.2.2 热传导微分方程及其初始条件、边界条件  24-26
    2.2.2 变分法求解理论  26-27
    2.2.3 有限元求解理论  27-31
    2.2.4 温度场计算方法比较  31
  2.3 温度应力计算理论  31-33
  2.4 小结  33-34
第三章 箱梁温度场观测及分析  34-55
  3.1 工程背景简介  34-35
  3.2 箱梁温度分布的实测方案  35-41
    3.2.1 传感器的优化布置准则  35-36
    3.2.2 传感器的布置  36-41
  3.3 箱梁温度场分布实测结果分析  41-54
    3.3.1 太阳辐射情况下  41-47
    3.3.2 气温骤降条件下  47-54
  3.4 小结  54-55
第四章 箱梁温度场ANSYS 计算及参数分析  55-78
  4.1 概述  55
  4.2 热力学经典理论回顾  55-58
    4.2.1 热力学定律  55
    4.2.2 热量的传递方式  55-57
    4.2.3 单值性条件  57-58
    4.2.4 假设及适用条件  58
  4.3 ANSYS 建模及计算  58-60
    4.3.1 建立模型  59-60
    4.3.2 ANSYS 求解  60
  4.4 混凝土箱梁温度场  60-71
    4.4.1 温度场时间滞后性  60-63
    4.4.2 板件形状对温度场的影响  63-66
    4.4.3 混凝土热物理性质对温度场的影响  66-68
    4.4.4 当地自然条件的影响  68-71
  4.5 混凝土箱梁温度梯度分析  71-74
  4.6 混凝土箱梁温度梯度拟合  74-76
  4.7 小结  76-78
第五章 箱梁温度场效应研究  78-88
  5.1 概述  78
  5.2 温度应力计算基本原理  78-81
    5.2.1 纵向内约束应力  79-80
    5.2.2 纵向外约束应力  80-81
  5.3 温度效应计算  81-87
    5.3.1 BS5400 温度场的温度效应  82-84
    5.3.2 拟合最高温差温度场的温度效应  84-87
  5.4 小结  87-88
结论与展望  88-90
参考文献  90-94
致谢  94-95
附录  95

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 结构原理、结构力学 > 应力分析、温度应力
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