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移动模架施工的混凝土箱梁桥温度场及效应研究

作　者: 曹明明
导　师: 项贻强；汪劲丰
学　校: 浙江大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 桥梁工程预应力混凝土箱梁移动模架施工温度梯度温度应力试验研究有限元分析
分类号: U441.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 117次
引　用: 5次
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内容摘要

温度作用效应对混凝土箱梁桥是一个极为复杂和影响较大的因素,它直接影响了公路混凝土箱梁桥的安全性和耐久性。温度荷载产生的应力,有时候甚至比活载产生的应力还要大,有些预应力混凝土桥梁因此发生严重的裂损。而现行的中国公路桥梁规范对预应力混凝土箱梁的空间温度梯度并未做详细的规定,研究和探讨符合真实情况的混凝土箱梁桥最不利温度梯度,具有重要的理论意义和实用价值。论文旨在基于对公路混凝土箱梁桥温度观测的基础上,进一步研究并完善混凝土箱梁桥的空间温度梯度,提出温度梯度计算的实用方法,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。本文以广州珠江黄埔大桥为背景,对移动模架施工的混凝土箱梁桥浇筑过程中水化热及施工期间在太阳辐射作用下的温度场及温度效应进行分析研究,提出了温度场测试的试验研究方案及温度、温度传感器布置方案,利用大型有限元程序ADINA,分析了该混凝土箱梁桥的温度场及其变化规律,并为试验研究所证实,研究提出了混凝土箱梁桥在夏季最不利日照下可以代表广州地区的竖向温度梯度和横向温度梯度及其表达式。在此基础上,用所提出的空间温度梯度模式和通用软件分析了该温度场产生的效应,结果表明,在非线性温度作用下,箱梁顶板下缘横向产生较大的拉应力,达3.3Mpa,应引起重视。本文还进一步借用现行公路桥梁规范规定的竖向温度温度场经过横向平移推广至全截面温度场进行温度应力计算,并与所提出的空间温度梯度计算结果比较,结果表明在实际设计工程中,可以采用将现行公路桥梁规范规定的竖向温度温度场经过横向平移得到其空间温度场估算温度效应,且偏于安全。同时,还提出了一种适用广州地区混凝土箱梁桥纵横向温度温度场的实用计算方法。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-13
1 绪论  13-39
  1.1 概述  13-14
  1.2 混凝土箱梁的温度作用  14-16
  1.3 温度场及水化热问题研究  16-36
    1.3.1 国外研究状况  16-20
    1.3.2 国内研究状况  20-24
    1.3.3 混凝土水化热  24-26
    1.3.4 混凝土箱梁的温度梯度  26-36
  1.4 混凝土温度场研究存在的问题  36
  1.5 本文主要研究意义及内容  36-39
2 移动模架施工混凝土箱梁桥温度场的试验研究  39-57
  2.1 工程背景  39-44
    2.1.1 广州珠江黄埔大桥总体构成  39-40
    2.1.2 62.5m跨引桥技术标准  40
    2.1.3 62.5m跨引桥主要材料  40
    2.1.4 62.5m跨引桥施工方法  40-41
    2.1.5 62.5m跨整体布置形式  41-44
  2.2 混凝土箱梁温度试验研究方案  44-47
    2.2.1 观测截面的选择  44-45
    2.2.2 温度测点布置  45-46
    2.2.3 试验仪器  46-47
    2.2.4 测量方式  47
    2.2.5 观测频率  47
    2.2.6 试验过程简述  47
  2.3 太阳辐射作用下测点温度试验结果  47-56
    2.3.1 混凝土箱梁顶板横向温度分布  48-49
    2.3.2 混凝土箱梁顶板竖向温度分布  49-50
    2.3.3 混凝土箱梁腹板横向温度分布  50-51
    2.3.4 混凝土箱梁腹板竖向温度分布  51-54
    2.3.5 混凝土箱梁底板横向温度分布  54-55
    2.3.6 混凝土箱梁底板竖向温度分布  55-56
  2.4 本章小结  56-57
3 混凝土箱梁温度的作用数值分析方法  57-65
  3.1 概述  57
  3.2 传热学理论  57-60
    3.2.1 热传导理论基础  57-59
    3.2.2 方程边界条件  59-60
  3.3 假设及适用条件  60
  3.4 有限元方程的建立  60-61
  3.5 有限元方程的求解  61-63
  3.6 方程求解的一般步骤和方法  63-64
  3.7 本章小结  64-65
4 移动模架施工的混凝土箱梁温度场计算  65-88
  4.1 混凝土热物理性质  65-66
  4.2 桥梁中的热交换  66-76
    4.2.1 太阳辐射的日过程  67-68
    4.2.2 太阳散射  68-69
    4.2.3 地面反射  69
    4.2.4 桥梁边界条件的计算  69-76
  4.3 基于ADNIA有限元模型的温度场  76-80
    4.3.1 ADINA简介  76-77
    4.3.2 有限元模型  77
    4.3.3 温度数值解与实测值比较  77-79
    4.3.4 箱梁截面最大温差曲线  79-80
  4.4 全截面实测温度场  80-82
  4.5 温度梯度的描述  82-84
  4.6 水泥混凝土铺装层对最大温差的影响  84-86
  4.7 本章小结  86-88
5 混凝土箱梁温度作用效应分析  88-101
  5.1 概述  88
  5.2 温度应力理论  88-93
    5.2.1 平面温度应力理论  88-90
    5.2.2 空间温度应力理论  90-93
  5.3 空间有限元模型的建立  93-94
  5.4 温度作用效应分析  94-100
    5.4.1 温度引起的变形  94-96
    5.4.2 纵向应力分析  96-98
    5.4.3 横向应力分析  98-100
  5.5 本章小结  100-101
6 混凝土箱梁水化热及作用效应  101-115
  6.1 概述  101
  6.2 混凝土的浇筑及现场测试  101-102
  6.3 有限元模型的建立  102-105
    6.3.1 水化热放热规律的确定  102-103
    6.3.2 边界条件的确定  103
    6.3.3 有限元理论墓础  103-104
    6.3.4 有限元模型的建立  104-105
  6.4 实测值与数值解比较分析  105-114
    6.4.1 温度比较分析  105-109
    6.4.2 温度应力分析  109-113
    6.4.3 温控措施  113-114
  6.5 本章小结  114-115
7 温度梯度的简化及温度效应的实用计算方法比较  115-133
  7.1 概述  115
  7.2 温度梯度的简化  115-116
  7.3 温度梯度效应比较分析  116-123
    7.3.1 研究对象和方法  116-117
    7.3.2 纵向温度应力  117-121
    7.3.3 横向温度应力  121-123
  7.4 温度效应实用计算方法  123-131
    7.4.1 问题的提出及模型的建立  123-125
    7.4.2 计算结果分析  125-127
    7.4.3 温度效应的修正  127-131
  7.5 规范温度梯度问题及效应计算的建议  131-132
  7.6 本章小结  132-133
8 结论与展望  133-136
  8.1 结论  133-134
  8.2 展望  134-136
参考文献  136-144
作者简介  144

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