张誉瀚[1]2017年在《大跨混凝土箱梁桥日照最不利温度场及温度应力研究》文中进行了进一步梳理桥梁是长期暴露在自然环境下的结构物,在桥梁的全寿命周期内必然会受到太阳辐射、气温变化等温度作用的影响,而温度作用是导致混凝土箱梁桥产生裂缝的主要因素之一。目前,各国规范对混凝土箱梁桥的温度分布模式并没有统一的规定,同时由于地区气候条件的不同温度分布模式具有明显的区域化特点。海洋环境下混凝土箱梁桥的温度场分布不同于其他地区,温度裂缝对混凝土箱梁的安全性、适用性、耐久性的影响更大。因此,开展海洋环境下混凝土箱梁桥的最不利温度场及温度应力的研究,确定符合跨海预应力混凝土连续梁桥实际情况的温差分布模式对指导后续类似桥梁设计具有重要意义。选择夏季太阳辐射强烈与冬季寒流入侵的典型天候在施工阶段对曹妃甸区纳潮河2#大桥关键截面分别进行了 10天最不利正温度场与3天负温度场的现场实测。系统地分析了混凝土箱梁顶板、底板及腹板的温度场及温度应力的分布规律,并对实测数据进行曲线拟合,得到跨海连续箱梁桥施工阶段的最不利竖向、横向温度梯度。结合太阳物理学、气象学、传热学的相关理论,建立了箱梁日照温度场分析的边界条件。同时,考虑箱梁长翼缘对腹板的阴影遮蔽作用,建立了混凝土箱梁日照最不利温度场及温度应力仿真分析的有限元计算模型。以曹妃甸区纳潮河2#大桥为工程算例,采用有限元分析软件ANSYS对箱梁瞬态温度场进行仿真分析,得出最不利正温度梯度发生当天测试截面各时刻的温度分布云图,将各测点温度时程曲线、箱梁最不利正温度梯度的计算曲线与实测曲线进行对比,验证环境与热工参数选取合理,采用有限元软件ANSYS对温度场进行数值模拟具有较高精度。根据热传导有限单元法原理,使用ANSYS建立平面模型进行热-应力耦合分析,采用APDL编制宏文件,将瞬态热分析得到的节点温度作为载荷施加在后续应力分析中,探讨混凝土箱梁桥的温度效应,主要分析最不利正温度梯度作用下关键截面的纵、横向温度自应力的分布规律。
朱宇锋[2]2008年在《大跨径预应力混凝土连续刚构桥温度效应与收缩徐变效应分析》文中研究表明近年来,随着国家经济的发展,我国建立了相当多的大跨径预应力混凝土连续刚构桥。随着该类型桥的建立,大跨径预应力混凝土连续刚构桥温度效应与收缩徐变效应引起了工程界的高度重视。虽然在混凝土连续刚构桥温度效应与收缩徐变效应方面的研究有了长足的进步,但是目前仍较少有能够结合实桥,将混凝土的温度效应和收缩徐变效应对大跨径预应力混凝土连续刚构桥结构的影响进行计算分析。本文以新寨河特大桥为工程背景,实测了太阳辐射下箱梁截面和空心墩截面温度场的分布,获得了新寨河特大桥箱梁竖向温差分布拟合曲线及空心墩沿桥梁纵向的温差分布拟合曲线。运用有限元软件MIDAS/Civil,将现场实测的温度梯度和我国公路桥涵通用设计规范和铁路桥涵设计规范中规定的温度梯度进行计算分析。通过对比分析,得出了一些有益结论。随着桥跨的增大和使用年限的增加,连续刚构的跨中不断下挠,这会使桥梁运营期内出现不良线形而引起乘客的不舒适感,甚至危及行车安全。跨中下挠问题也成了连续刚构这种桥型建设和发展过程中厄待解决的问题,本文运用有限元软件桥梁博士,分析计算了收缩徐变对桥梁结构的挠度和应力的影响,得出相关结论。
徐帅[3]2008年在《日照下混凝土箱梁的温度场研究》文中研究说明在当前日益增多的大跨、高耸、薄壁等混凝土结构中,温度作用常常会使结构产生较大的应力,温度应力会引起结构开裂,从而影响结构的正常使用,甚至会导致结构破坏。现实中许多桥梁事故都被证实与温度效应考虑不周有关,目前各国设计规范关于混凝土箱梁的温差荷载规定不尽一致。因此对于桥梁结构的温度场的研究是非常必要的。本文研究了混凝土箱梁由太阳辐射引起的温度场。本论文首先以秦沈客运专线沙河特大桥24m的混凝土箱梁的温度实测数据为依据,拟合了沿高度方向的温差曲线,并研究了影响温度场分布的热物理参数,运用有限元分析软件ANSYS分析箱梁桥的温度场,验证了ANSYS温度场分析结果的正确性;研究了不同取值参数下温度场的分布情况,得出不同热物理参数对箱梁桥的温度场的影响规律;最后研究了不同铺装层以及厚度选取不同时对箱梁温度场的影响,从设计和构造方面提出了措施和建议。本文的研究表明:中国铁路桥涵规范没有考虑由于反射而导致的箱梁底部的竖向温差,这是不合理的;在没有相关辐射量和辐射强度的气象资料的情况下,可以利用当地的经纬度、箱梁本身几何参数以及气象参数计算得到;在缺乏实测参数数据的情况下,利用局部热平衡方程和边界条件可以大致反算出热物理参数的值;常见的铺装构造,包括水泥混凝土和沥青混凝土以及铁路桥中的道碴都可以很大程度上限制箱梁结构的温差效应,在改变铺装厚度对横向和竖向的温差影响不大。
李强[4]2011年在《大跨径预制混凝土箱梁温度场及温度效应研究》文中指出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,并考虑第叁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。
武立群[5]2012年在《混凝土箱梁和空心高墩温度场及温度效应研究》文中研究表明混凝土结构的导热性能差，其表面与外界发生辐射、对流等热交换的作用下，表面温度迅速上升或者降低，但结构的内部温度仍处于原来状态；再者，当出现寒潮时，混凝土表面温度突然降低，而混凝土内部会保持原来温度，导致混凝土内外温差很大，在混凝土结构中形成较大的温度梯度。这种温差会产生温度变形，当结构受到内、外约束阻碍时，将会产生相当大的温度应力。这种温度应力和变形直接影响到混凝土结构的安全性、耐久性和适用性。本文以铁道部重点科技课题——艰险困难山区高速铁路桥梁关键技术研究中的第5个子课题为研究背景，主要工作如下：根据传热学、天文学、太阳能物理学的理论，全面考虑混凝土结构与外界之间的热交换边界，建立桥梁结构日照温度场分析理论模型。采用APDL参数化建立箱梁空间有限元温度场分析模型进行计算，并对其准确性进行评价。分析了初始条件的定义对混凝土内部克服初始温度场，达到热稳态波动时间的影响。设计、制作幸福源水库实桥12#桥墩高度中部截面高度1米的1：1节段模型和不同壁板厚度的桥墩模型，进行模型试验。用APDL参数化建立桥墩有限元温度场分析模型，分析了桥墩方位角度、导热系数、大气透明度和壁板厚度对桥墩温度场分布的影响。通过将实际测试结果与模型试验结果、有限元计算结果相对比分析，最终得到混凝土空心桥墩沿壁厚的温差曲线模式。针对混凝土箱梁，通过改变壁板的厚度对其温度场进行计算，提出了顶板和腹板厚度越大（顶板≥50cm，腹板≥40cm）时，温差曲线才趋于稳定。而我国铁路规范在定义温差曲线的时候是当顶板、腹板壁厚≥26cm时，指数系数a'值就稳定在10。针对公路混凝土箱梁，通过对比计算混凝土铺装层、50mm沥青混凝土铺装层和100mm沥青混凝土铺装层这叁种情况下，顶板表面点的温度大小，提出了50mm沥青混凝土铺装层反而使得箱梁的竖向温度梯度不利，建议50mm沥青混凝土铺装的T1值取为27。提出了公路混凝土箱梁上有铺装层时，其竖向温度场的简化半解析算法。通过分析截面形状和尺寸、截面倒角对温度应力的影响发现，我国现行的铁路桥涵设计规范(TB10002.3-2005)在计算横向应力时，是假设箱梁壁板厚度相等的，也忽略了倒角的影响，这样使得温度应力计算结果将偏小，偏于不安全。基于ANSYS二次开发的叁大语言APDL、UIDL和UPF，开发出与ANSYS风格一致的针对大跨预应力混凝土箱梁温度场及其效应计算的可视化模块。总结了现目前温度应力计算中，热弹性模量的取值方法。
资源[6]2008年在《预应力混凝土箱梁温度效应研究》文中研究指明目前,关于大跨度预应力混凝土箱形梁桥的温度效应研究还是不够完善。有资料表明,混凝土结构的温度荷载以及其引起的温度应力对箱形梁桥结构的安全性、耐久性是一个极大的潜在威胁。作为混凝土结构设计的一项重要内容,混凝土结构温度场分布及其所引起的温度效应和在此基础上的施工温度控制问题,已经引起国内外桥梁专家和研究工作者的高度重视。本文通过对大跨度预应力混凝土箱形桥梁的温度场现场实测和有限元软件仿真计算与分析,得出适合于建桥所在地区特点的大跨度预应力混凝土箱形梁桥的温度梯度模式,并将之与国内外设计标准中有关温度荷载的规定进行比较,得出结论:本文结果的可靠性,计算方法是可行性,并为规范的修订提供合理的建议。通过ANSYS有限元软件建立了桥梁在悬臂施工阶段的温度场仿真模型,对箱梁桥施工过程中的温度效应进行了计算与分析,并与现场实测数据进行对比,从而验证建立的温度场仿真模型的正确性,得出大跨度预应力混凝土箱梁桥施工过程中的温度效应影响严重,并有可能成为引起箱梁裂缝的主要因素之一,所以应该引起设计工作者的注意。验证了本文推荐的温度梯度模式是合理的,其结果与英国BS5400规范温度梯度模式和我国公路桥涵新规范温度梯度模式基本是一致的。最后对箱梁温度控制提出设计和施工的一些注意事项,施行有效温度控制,防止温度裂缝的出现,为工程设计人员和现场施工提供一定的参考。
高碧波[7]2008年在《高墩大跨度连续刚构温度场与温度荷载模式试验研究》文中研究说明连续刚构是一种超静定的结构体系,受外界环境影响引起局部温差产生的温度效应通常难以准确计算。尤其现阶段有关温度荷载模式的规定也只局限在上部结构,缺乏关于桥墩的内容。鉴于桥墩在连续刚构中的特殊作用,研究其上的温度荷载及其效应是有必要的。温度影响一般包括两部分:年温差影响与局部温差影响,而局部温差影响又可以细分为日照温差、混凝土水化热和寒流、降温温差荷载。年温变化比较简单且在工程结构设计中早以被考虑。本文主要针对局部温差效应,通过现场试验,对日照温差、混凝土水化热和寒流、降温温差荷载对混凝土箱梁和桥墩的影响进行了分析和研究,为高墩连续梁桥结构设计提供参考。本文在分析温度场时,以六安至武汉高速公路船板冲大桥现场试验为依托,对箱梁和桥墩试件温度场进行了4个月的观测,获得了冬季混凝土水化热和寒流、降温作用下的温度场实测数据。根据实测边界条件,利用有限元软件ANSYS中的热分析功能对箱梁和桥墩温度场、温度应力进行了模拟和对比分析。在此基础上综合了现行相关规范与经验公式的优点拟合并简化了适合桥墩的梯度温度荷载模式。最后对混凝土箱梁温度作用代表值的确定方法进行了探讨。
吴金鑫[8]2011年在《预应力混凝土箱梁桥温度场及温度效应实测研究》文中指出混凝土箱梁桥的温度效应是影响到桥梁的安全性和耐久性的重要因素。在温度荷载作用下,混凝土箱梁桥会产生较大的变形和应力,尤其对于采用悬臂施工的桥梁,温度荷载作用关系到各节段的立模标高,对成桥状态的线形产生较大的影响。研究混凝土箱梁的温度问题具有十分重要的意义。论文在对混凝土箱梁桥温度场长期观测的基础上,探讨了桥梁混凝土箱梁温度场的分布规律及温度效应,为公路桥梁规范关于混凝土箱梁桥温度场的规定提供建议和参考。以一座大跨度混凝土连续刚构箱梁桥为对象,通过混凝土断面内埋置温度传感器,对背景桥梁箱梁截面的温度场及温度效应进行了为期一年多的连续观测。根据实测资料,详细分析了在太阳辐射、降温以及四季平稳的自然环境下混凝土箱梁温度场随时间的变化规律。另一方面,论文针对箱梁的温度效应进行了实测：对桥梁跨中截面进行温度作用应力测试,用于分析箱梁温度场和温度应力的关系；对悬臂施工状态箱梁进行挠度测试,用于分析悬臂梁挠曲变形和温度梯度的关系。论文根据热传导有限单元法原理,建立了二维分析理论模型,采用第一类边界条件分析计算混凝土箱梁温度场。结果表明,混凝土箱梁采用第一类边界条件计算的结果与现场实测较为接近。此外,论文采用梁单元分析了理论温度效应,并与实测温度效应进行了比较分析,讨论了梁单元模型模拟温度效应存在的问题。
杨继[9]2007年在《斜拉桥箱梁温度场及温度效应的研究》文中进行了进一步梳理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叁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。
聂玉东[10]2013年在《寒区大跨径混凝土箱梁桥温度场及温度效应分析》文中提出温度作用是混凝土箱梁桥发生裂缝的主要原因之一，目前不同国家、不同地区对混凝土箱梁桥的温度梯度模式及取值没有取得共识。东北寒冷地区是我国纬度最高、经度最偏东地区，独特的地理位置造成该区特殊的气候条件：冬季严寒漫长，气温较同纬度其他地区低10℃以上，夏季温热多雨，春季干旱多风，秋季降温急剧。寒冷地区大跨混凝土箱梁桥温度场分布有别于其他地区，温度裂缝对桥梁结构安全性和耐久性危害程度更大，因此开展寒冷地区大跨径混凝土箱梁桥温度场分布及温度效应的研究，确定更加符合寒冷地区实际情况的混凝土箱梁桥温度梯度分布模式，具有非常重要的意义。本文在对寒冷地区混凝土箱梁桥温度场长期观测的基础上，研究大跨径混凝土箱梁桥温度场分布及温度效应特点，确定寒冷地区混凝土箱梁桥的温度梯度分布模式。主要研究内容和成果概括如下：对黑龙江省同时期建设的叁座混凝土箱梁桥温度场进行了一年多的连续观测，观测期涵盖主梁施工期及两个月左右的运营期，获得了大量详实可靠的箱梁温度数据。通过对实测温度数据分析得到在太阳辐射升温、环境骤然降温及冬季寒冷环境下大跨混凝土箱梁顶板、底板及腹板温度的分布规律及其随时间变化规律。采用有限元程序ANSYS对箱梁温度场进行了计算，并将计算值和现场实测值进行了对比分析，表明利用有限元程序ANSYS进行箱梁日照温度场分析，可以得到工程上足够精确的结果。根据有限元分析结果对实测的混凝土箱梁温度场分布进行了补充完善。利用前面的有限元模型，适当变换气象条件、材料热工性质、截面形状等参数数值，计算得到混凝土箱梁温度场随太阳辐射强度、大气温度、截面高度、混凝土导热系数及混凝土比热等参数的变化规律。并对公路桥梁经常采用的桥面铺装结构，分升温及降温两种情况，研究了桥面铺装对箱梁温度场的影响。结果表明太阳辐射强度及桥面铺装是影响混凝土箱梁温度场的主要因素。采用二维模型分析依托工程箱梁横向、竖向及纵向温度应力的分布规律。同时采用叁维模型及平面杆系程序进行混凝土箱梁温度应力的对比分析，得到采用不同模型计算温度应力的差别。以依托工程6×150m混凝土连续箱梁桥为研究对象，对比分析了不同“规范”的竖向温度梯度模式及混凝土箱梁纵向温度应力。结果表明，在太阳辐射下，箱梁顶板下缘横向拉应力较大；箱梁下缘负温差在截面下缘产生较大的纵向拉应力，在进行桥梁设计时不考虑截面下缘负温差对结构安全不利。通过对齐齐哈尔地区两座大桥实测温度数据的分析，参考有限元计算结果，得到了位于齐齐哈尔滨市的大跨混凝土箱梁桥无桥面铺装时竖向温度梯度模式及箱梁板件温度梯度模式。结合混凝土箱梁日照温度场影响因素及混凝土箱梁温度效应的研究结论，考虑桥梁所处地理纬度、桥梁腹板方位角及桥面铺装的影响，提出了适合于寒冷地区的大跨混凝土箱梁桥竖向温度梯度模式及板件温度梯度模式。
参考文献：
[1]. 大跨混凝土箱梁桥日照最不利温度场及温度应力研究[D]. 张誉瀚. 西南交通大学. 2017
[2]. 大跨径预应力混凝土连续刚构桥温度效应与收缩徐变效应分析[D]. 朱宇锋. 湖南大学. 2008
[3]. 日照下混凝土箱梁的温度场研究[D]. 徐帅. 北京交通大学. 2008
[4]. 大跨径预制混凝土箱梁温度场及温度效应研究[D]. 李强. 长安大学. 2011
[5]. 混凝土箱梁和空心高墩温度场及温度效应研究[D]. 武立群. 重庆大学. 2012
[6]. 预应力混凝土箱梁温度效应研究[D]. 资源. 武汉理工大学. 2008
[7]. 高墩大跨度连续刚构温度场与温度荷载模式试验研究[D]. 高碧波. 同济大学. 2008
[8]. 预应力混凝土箱梁桥温度场及温度效应实测研究[D]. 吴金鑫. 浙江大学. 2011
[9]. 斜拉桥箱梁温度场及温度效应的研究[D]. 杨继. 长沙理工大学. 2007
[10]. 寒区大跨径混凝土箱梁桥温度场及温度效应分析[D]. 聂玉东. 哈尔滨工业大学. 2013
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