大跨度混凝土箱梁桥温度场及其效应研究

论文摘要

预应力混凝土箱梁以其优良的截面特性在混凝土梁桥中占据主要地位。在桥梁设计和施工中,需要考虑温度作用的影响,而不同国家、不同规范的设计规定中,有关箱梁温度的规定不尽相同。这是由于温度场及其效应与箱梁所处的外界环境和自身材料等因素有关,所以决定了温度相关规定不能照搬,只可以用来参考。结合红海大桥(预应力混凝土连续箱梁桥)的施工监控,采用“时间—温度—应力”同步的测试手段,对该桥箱梁的温度场及其效应进行了现场实测。根据实测得到的温度场数据,提出了箱梁温度场特征；在此基础上,拟合出适用于预应力混凝土连续箱梁沿截面竖向和横向的温度梯度函数(采用我国铁路规范和新西兰规范相结合的温度梯度函数形式)；依据实测得到的温度效应数据,分析了预应力混凝土连续箱梁结构对温度作用的响应；再依据实测得到温度场的相关参数数据,采用有限元软件ANSYS进行箱梁温度场和温度效应仿真分析,对提出的温度场特征和温度梯度进行了验证,并将现场实测到的温度效应数据与采用有限元分析软件ANSYS仿真分析计算的结果进行了比较,从而进一步验证了本文提出温度场特征的适用性,及温度效应实测值的准确性。通过对比分析,探讨了理论计算值与实测值间误差产生的原因。最后,根据理论分析和实测数据,修正了温度对施工监控中应力的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 混凝土箱梁的温度场和温度效应
• 1.3 国内外对箱梁温度场及其效应的研究概况
• 1.4 本文的研究思路方法和内容
• 第2章 箱梁温度场及其计算理论
• 2.1 概述
• 2.2 温度场的影响因素
• 2.2.1 气候综合影响因素
• 2.2.2 热交换因素和导热系数因素
• 2.2.3 桥位因素和结构因素
• 2.2.4 水泥水化热影响
• 2.3 温度分布的计算理论和方法
• 2.3.1 热传导微分方程
• 2.3.2 近似数值方法
• 2.3.3 半经验半理论公式法
• 2.4 国内外设计标准中有关温度荷载的规定
• 2.4.1 国外规范关于温度荷载的规定
• 2.4.2 国内规范关于温度荷载的规定
• 2.5 小结
• 第3章 箱梁温度场和温度应力的试验研究
• 3.1 红海大桥工程概况
• 3.2 日照温度分布试验测试的目标与方法
• 3.2.1 试验测试的目标
• 3.2.2 试验测试的方法
• 3.3 试验测试数据分析
• 3.3.1 箱梁环境温度分布情况
• 3.3.2 箱梁体温度日过程
• 3.3.3 箱梁截面温度分布情况
• 3.3.4 箱梁温度应力测试结果分析
• 3.4 箱梁温度梯度研究
• 3.4.1 箱梁竖向温度梯度研究
• 3.4.2 箱梁横向温度梯度研究
• 3.5 小结
• 第4章 有限元法求解箱梁温度场
• 4.1 箱梁传热边界条件分析
• 4.1.1 太阳辐射作用
• 4.1.2 辐射换热
• 4.1.3 对流换热
• 4.2 计算参数的确定
• 4.2.1 热交换系数h的确定
• 4.2.2 周围大气温度的考虑
• 4.2.3 结构热参数的取值
• 4.3 ANSYS中温度场的计算步骤
• 4.4 平面温度场的计算结果
• 4.5 小结
• 第5章 箱梁温度效应研究
• 5.1 概述
• 5.2 混凝土箱梁温度应力的计算方法
• 5.2.1 平面模型温度应力计算理论
• 5.2.2 空间模型温度应力计算理论
• 5.3 混凝土箱梁温度应力的计算
• 5.4 温度变化对施工监控的影响及其对策
• 5.5 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目及发表论文