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刚架拱桥结构温度问题研究

作　者: 黄润
导　师: 房贞政
学　校: 福州大学
专　业: 结构工程
关键词: ：刚架拱桥非线性日照温差指数函数温度效应
分类号: U441
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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引　用: 2次
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内容摘要

刚架拱桥是一种有推力的高次超静定结构，温度效应对其的影响相当明显；但由于其构造复杂，计算结构的温度应力存在着很大的困难，这就使得研究和设计人员采取简化的计算方法，但得出的结论粗糙。因此，温度问题是刚架拱桥乃至桥梁结构设计中的重要研究课题之一。本文在总结前人工作的基础上，分析探讨将非线性温度荷载等效为线性温度荷载，同时采用有限元计算温度应力的简化方法；并利用这种计算方法对刚架拱桥的整体和局部的温度效应以及不同桥型温度效应的不同进行了分析比较，为这种新桥型的工程设计提供参考，还通过实测结果验证上述方法的正确性，并进行了修正。本文主要包括以下内容：从理论上研究并结合实测资料发展了一种比较理想的半经验温度场非线性分布公式，并将有限元方法应用于刚架拱桥结构温度应力的计算中，对桥梁结构进行整体温度应力分析；讨论了年温差和日照温差引起的桥梁结构的温度效应，表明年温差引起的温度效应较小，而日照温差引起的温度应力较大且沿梁高呈非线性分布；分析比较了桥梁结构各个部位的温度效应的大小，可知截面越小温度拉应力越大，受力越不利；并对箱梁结构由于构造不同引起的纵向与横向的温度效应大小进行了探讨，发现在顶板下缘也会出现相当大的温度拉应力，并且梗腋的存在反而增加了顶板底部的温度拉应力；还对几种相近的刚构式桥型的温度效应进行了分析对比，总结了这些桥型针对温度效应的优劣，并提出相应的针对性措施。根据大量实测温度场结果建议采用一个有利于理论推导的指数函数的公式来拟和箱梁体内的温差分布，既贴近实测数值，计算又比较简单；通过对空腹式刚架拱桥尤溪洲大桥所在地夏季、秋季、冬季的温度场及温度应力的实测，以及与本文所提出计算方法的理论解进行的分析比较，证实了本文计算方法的正确，同时改进了已往混凝土箱梁温度自应力的计算方法。

全文目录

第一章绪论  7-17
  1．1 刚架拱桥的发展概况  7-8
  1．2 外界温度对桥梁结构的影响  8-10
  1．3 国内外对温度应力的研究概况  10-16
  1．4 本文的主要工作  16-17
第二章温度场与温度荷载分析  17-28
  2．1 混凝土箱梁的温度场  17-20
    2．1．1 温度场基本方程  17-18
    2．1．2 温度场初始条件与边界条件  18-19
    2．1．3 温度场的数值计算  19-20
  2．2 温度场实测  20-23
    2．2．1 热敏电阻温度计简介  20-21
    2．2．2 试验设计  21-23
  2．3 确定最不利温度荷载  23-26
  2．4 本章小结  26-28
第三章桥梁结构纵向温度应力计算  28-42
  3．1 桥梁结构及有限元建模  28-29
  3．2 年温度变化计算  29-33
    3．2．1 温度场的确定  30-31
    3．2．2 计算结果及分析  31-33
  3．3 日照温度变化计算  33-41
    3．3．1 箱梁的温度自应力  33-36
    3．3．2 箱梁的温度次应力  36-41
  3．4 本章小结  41-42
第四章桥梁结构横向温度应力计算  42-54
  4．1 横向温差自应力计算原理  42-43
  4．2 横向温差框架约束应力计算原理  43-47
  4．3 横向温差应力计算分析  47-53
  4．4 本章小结  53-54
第五章刚构式桥有无斜撑温度应力分析  54-61
  5．1 不同桥型计算分析对比  54-59
    5．1．1 桥型建模  54-56
    5．1．2 桥型计算分析  56-59
  5．2 本章小结  59-61
第六章桥梁温度应力实测及分析验证  61-73
  6．1 实桥试验  61-63
    6．1．1 混凝土应变计原理  61-62
    6．1．2 测试截面与测点布置  62-63
  6．2 试验结果与有限元模型分析结果比较  63-71
    6．2．1 尤溪洲大桥的施工方案  63-64
    6．2．2 施工阶段的实测数据与理论解对比分析  64-68
    6．2．3 成桥阶段的实测数据与理论解对比分析  68-71
  6．3 预应力桥梁温度效应设计应对措施建议  71-72
  6．4 本章小结  72-73
结论与展望  73-75
参考文献  75-77
致谢  77-78
个人简历  78

刚架拱桥结构温度问题研究

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