鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁日照溫度場與溫度應(yīng)力研究.pdf

1、橋梁結(jié)構(gòu)受季節(jié)交替、溫度變化以及太陽輻射等氣象因素影響所引起的溫致應(yīng)力和變形，是橋梁結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域中的重要課題。眾多研究表明，在太陽照射下混凝土的溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超過活載應(yīng)力。同時，由溫度作用引起的混凝土箱梁的應(yīng)力和變形會直接影響到橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和適用性。然而，混凝土箱梁的溫度梯度模式因各地區(qū)氣候條件不同具有明顯的區(qū)域性特點，國內(nèi)外規(guī)范對溫度荷載的規(guī)定并不能適用于所有地區(qū)的橋梁結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有研究成果在實際工程中的應(yīng)用也有一定的局

2、限性。因此，有必要對混凝土箱梁日照溫度場與溫度應(yīng)力進(jìn)一步研究。
　　根據(jù)太陽物理學(xué)、天文學(xué)以及傳熱學(xué)的相關(guān)理論，建立了混凝土箱梁日照溫度場分析的熱邊界條件，系統(tǒng)地分析了箱梁各部位的總熱流。首次運用余弦定理證明了太陽入射角的計算公式，并基于空間幾何學(xué)推導(dǎo)出計算腹板陰影長度的通用公式，在考慮翼緣板對腹板遮擋作用的基礎(chǔ)上，建立了箱梁日照溫度場與溫度應(yīng)力仿真分析的計算模型。
　　以滬昆客專沅江大橋為背景，通過實橋觀測試驗和ANSYS

3、有限元分析兩種方法來尋求橋位處真實的溫度場、溫度應(yīng)力以及溫度梯度的變化規(guī)律。這兩種方法在研究過程中相輔相成，試驗數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果之間的比較反映出實橋觀測值的合理性，同時也驗證了仿真分析中理論值的可靠性。根據(jù)四天日照時間內(nèi)的實橋觀測數(shù)據(jù)，分析了箱梁周圍環(huán)境溫度和箱梁頂板、腹板以及底板等各部位溫度的變化規(guī)律，并研究了箱梁內(nèi)外表面氣溫差與箱梁內(nèi)溫度梯度之間的關(guān)系;同時，分析了箱梁翼緣板、頂板和底板的時變溫度應(yīng)力。隨后比較了各個時刻箱梁的實測豎向