磁悬浮轨道梁温度场及温度效应的研究

论文摘要

本文以上海磁悬浮轨道交通系统为背景,研究不同跨型的轨道梁在日大气环境下的温度场分布以及温度效应。首先,本文介绍了上海磁悬浮轨道交通系统的基本数据、目前箱梁温度变形的研究进展情况,并说明本课题的研究意义和主要内容。接下来,本文研究了箱梁热传导的基本理论,分析影响轨道梁温度分布的各项参数,包括基本参数(如混凝土密度、导热系数等)、温度条件(如太阳辐射、温度等)和热传导影响因素(辐射吸收系数、风速等)等,确定各种温度荷载参数的取值规则。在第三章中,本文采用Ansys有限元分析软件建立了磁悬浮轨道梁截面的二维瞬态温度场模型,记录不同时刻的温度云图,总结其分布规律,提取数据信息,为后面进一步研究提供数据支持。第四章依据温度场计算不同跨型轨道梁的挠度曲线方程,得出不同跨型梁温度变形的最大值。结果表明跨型对于轨道梁的温度变形的影响非常明显,跨数的增加非常有利于对温度变形的控制。最后,参照各国相应规范,在数值模拟的基础上,提出箱梁温度梯度简化计算公式。分析了温度荷载参数变化对温度梯度分布以及轨道梁变形的具体影响,包括风速、辐射吸收系数、温度差等,确定温度场的最不利条件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 磁悬浮技术简介
• 1.1.1 磁悬浮技术概述
• 1.1.2 磁悬浮技术的发展史
• 1.1.3 上海磁悬浮技术简介
• 1.2 研究背景和意义、进展、内容
• 1.2.1 研究背景和意义
• 1.2.2 研究进展
• 1.2.3 研究内容
• 第二章 轨道梁温度效应分析的基本理论
• 2.1 温度荷载的定义和分类
• 2.2 热传导基本方程
• 2.2.1 基本方程
• 2.2.2 初始条件
• 2.2.3 边界条件
• 2.3 边界条件的确定
• 2.3.1 太阳辐射
• 2.3.2 热交换系数
• 2.3.3 日温度值
• 2.4 热传导微分方程的近似数值解法
• 2.4.1 有限差分法
• 2.4.2 有限单元法
• 2.5 瞬态温度场的求解
• 2.5.1 向前差分
• 2.5.2 向后差分
• 2.5.3 差分格式的发展
• 2.6 温度变形分析
• 2.6.1 求解温度应力
• 2.6.2 求解温度变形
• 2.7 本章小结
• 第三章 轨道梁温度场的ANSYS 模拟
• 3.1 ANSYS 参数设定
• 3.1.1 模型参数
• 3.1.2 荷载参数
• 3.1.3 求解项参数设置
• 3.2 用APDL 创建宏
• 3.3 ANSYS 模拟结果分析
• 3.3.1 初始条件可靠性分析
• 3.3.2 温度云图分析
• 3.4 温度场对轨道梁曲率值的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 轨道梁的温度变形
• 4.1 不同跨型轨道梁的挠度变形
• 4.1.1 简支梁
• 4.1.2 两跨连续梁
• 4.1.3 三跨连续梁
• 4.1.4 跨型对挠度变形的影响
• 4.2 磁悬浮轨道梁温度荷载作用下的挠度值
• 4.2.1 轨道梁的温度变形
• 4.2.2 轨道梁的最大跨度值
• 4.3 本章小结
• 第五章 温度梯度及扩展研究
• 5.1 各国规范对温度梯度的规定
• 5.1.1 英国BS-5400 规范
• 5.1.2 美国AASHTO 规范
• 5.1.3 新西兰规范
• 5.1.4 其他国家关于温度梯度规范
• 5.2 国内规范对温度梯度的规定
• 5.3 基于各国温度梯度求解轨道梁曲率
• 5.4 建议温度梯度
• 5.5 最不利温度场影响因素分析
• 5.5.1 辐射吸收系数对曲率的影响
• 5.5.2 辐射吸收系数对曲率的影响
• 5.5.3 风速对曲率的影响
• 5.5.4 最不利温度场因素分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文