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混凝土多室箱梁的温度作用及其效应研究

作　者: 何俊荣
导　师: 方志
学　校: 湖南大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 多室箱梁 典型气候条件 温度场 温度效应 温度梯度 有限元
分类号: U441.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


目前，国内外对混凝土箱梁的温度作用已有大量研究，但其研究对象基本为单箱单室箱梁，而对单箱多室箱梁温度场及温度效应的研究甚少。多室箱梁较单室箱梁其宽度更宽、刚度更大、截面变形自约束能力更强，两者在相同环境条件下温度梯度分布及温度效应是否相似，在设计中采用单室箱梁的温度梯度模式来考虑单箱多室箱梁的温度效应是否适用，尚须进一步研究验证。本文以“湖南怀通高速沿线典型混凝土桥梁开裂控制关键技术研究”科研项目为依托，以怀通高速江市特大桥单箱单室和单箱双室箱梁为研究对象，对其在典型气候条件下的温度场及温度效应进行研究，主要内容如下：（1）对单箱单室和单箱双室箱梁在典型气候（日照和骤然温降）条件下的温度场及温度效应进行了多次现场实测，通过实测数据拟合多室箱梁在典型气候条件下的温差梯度分布函数，并总结其温度分布规律。实测结果表明：单箱单室和单箱双室箱梁的温度分布具有一定的相似性；在日照作用下，对于南北走向的桥梁，其东西两侧腹板在部分时刻受到太阳照射会产生较大的横向温差，使得日照温度梯度具有明显的二维性；日照正温差作用下箱梁截面的横向拉应力要明显高于纵向拉应力，应予以高度重视；温降负温差作用下梁体内拉应力水平较高，不容忽视。（2）运用有限元软件ANSYS对多室箱梁温度场及温度效应进行有限元仿真分析，并用实测数据对计算结果进行对比验证，两者吻合良好，证明了温度场及温度效应模拟计算的合理性和可靠性。计算分析结果表明：日照温差作用下，对于存在横向温差的箱梁桥，若在设计中采用一维温度梯度模式，可能造成对温度效应的估计不足而使桥梁结构偏于不安全；日照正温差作用下的横向拉应力及温降负温差作用下的拉应力须予以足够的重视。（3）基于实测数据与计算结果，全面总结多室箱梁在典型气候条件下温度场的分布规律及梁体的结构反应，提出适合湖南地区的多室混凝土箱梁在典型气候条件作用下的正负温差梯度计算模式，进一步完善桥梁结构设计理论。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 选题背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究状况  11-13
    1.2.1 国外研究状况  11-12
    1.2.2 国内研究状况  12-13
  1.3 工程背景及主要研究内容  13-18
    1.3.1 工程背景  13-15
    1.3.2 测点布置  15-17
    1.3.3 本文研究内容  17-18
第2章 典型气候条件下多室箱梁的温度场测试  18-45
  2.1 日照温度场测试  18-35
    2.1.1 右幅单箱单室箱梁日照温度场测试  18-26
    2.1.2 左幅单箱双室箱梁日照温度场测试  26-34
    2.1.3 日照温度场测试结论  34-35
  2.2 骤然温降温度场测试  35-43
    2.2.1 右幅单箱单室箱梁骤然温度场测试  35-38
    2.2.2 左幅单箱双室箱梁骤然温度场测试  38-42
    2.2.3 骤然温降温度场测试结论  42-43
  2.3 本章小结  43-45
第3章 典型气候条件下多室箱梁的温度场模拟分析  45-77
  3.1 温度场理论模型  45-47
  3.2 箱梁表面与外界的换热分析  47-54
    3.2.1 太阳辐射q_S的计算  47-50
    3.2.2 地面反射辐射q_R的计算  50-51
    3.2.3 外表面换热量q_a 的计算  51-52
    3.2.4 外表面与外界的实际辐射换热量q_a的计算  52-53
    3.2.5 混凝土箱梁总热流分析  53-54
  3.3 平面温度场的有限元理论  54-56
    3.3.1 温度场有限元计算的基本方程  54-56
    3.3.2 温度场的求解  56
  3.4 温度场理论解与实测值的对比分析  56-71
    3.4.1 建立 ANSYS 分析模型  57-59
    3.4.2 日照温度场计算结果  59-65
    3.4.3 骤然温降温度场计算结果  65-71
  3.5 温度梯度模式的确定  71-76
    3.5.1 日照温差梯度模式  71-75
    3.5.2 温降负温差梯度模式  75-76
  3.6 本章小结  76-77
第4章 典型气候条件下多室箱梁的温度效应分析  77-100
  4.1 温度效应分析理论  77-79
  4.2 日照温度效应测试  79-86
    4.2.1 右幅日照温度效应测试  79-82
    4.2.2 左幅日照温度效应测试  82-86
  4.3 温度效应有限元分析  86-99
    4.3.1 建立 ANSYS 分析模型  86
    4.3.2 日照温度效应分析  86-96
    4.3.3 骤然温降温度效应分析  96-99
  4.4 本章小结  99-100
结论与展望  100-103
参考文献  103-106
致谢  106

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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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