鐵路空心高墩溫度場及溫度效應(yīng)研究.pdf

1、混凝土空心橋梁結(jié)構(gòu)如果裸露于大自然環(huán)境中,將會長期經(jīng)受著各種復(fù)雜的環(huán)境條件變化的影響,從而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生隨時間變化的非線性溫度荷載并產(chǎn)生溫度效應(yīng)。這種非線性的溫度荷載在某些情況下產(chǎn)生的溫度效應(yīng)可能要比其他荷載產(chǎn)生的效應(yīng)還要大,非線性的溫度荷載使得混凝土空心橋梁結(jié)構(gòu)開裂破損,從而嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的使用安全。因此,要控制橋梁結(jié)構(gòu)的安全,研究分析混凝土空心橋梁結(jié)構(gòu)的溫度荷載及效應(yīng)是十分必要的。
　　本論文主要以“山區(qū)高速鐵路橋梁混凝土高墩結(jié)構(gòu)設(shè)

2、計技術(shù)研究”重點科研項目為依托,以建設(shè)中的貴廣線幸福源水庫特大橋為工程背景,選取了該橋的12＃橋墩為研究對象,針對混凝土空心箱型截面橋墩的日照和寒潮溫度場與溫度效應(yīng)進行了系統(tǒng)的分析研究。主要研究工作和結(jié)論如下:
　　本論文主要采用現(xiàn)場實測、數(shù)值模擬、數(shù)值計算和理論分析相結(jié)合的研究方法。通過回歸分析現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)擬合提出適合廣西桂林片區(qū)的空心橋墩日照和寒潮溫度梯度模式;采用大型有限元軟件ANSYS建立橋墩有限元模型,數(shù)值模擬計算空心橋

3、墩溫度場;對比分析現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù),調(diào)整計算參數(shù),通過模擬的數(shù)值計算橋墩的溫度效應(yīng)。
　　通過實測分析溫度場沿橋墩墩高方向的變化是均勻的,所以可以把三維溫度場當(dāng)成二維平面溫度場來計算;對幸福源水庫大橋12＃橋墩的日照和寒潮溫度場進行了不間斷觀測,運用最小二乘法擬合提出了適合廣西桂林片區(qū)混凝土鐵路橋墩的日照和寒潮溫度梯度模式;采用ANSYS軟件按第三類邊界條件來模擬計算混凝土箱型截面橋墩日照溫度場和溫度效應(yīng)是準(zhǔn)確可靠的,最大壓

4、應(yīng)力達到5.99MPa,最大拉應(yīng)力達到2.24MPa,墩頂最大位移達到6.081mm;采用ANSYS軟件按第一類邊界條件來模擬計算混凝土箱型截面橋墩寒潮溫度場是準(zhǔn)確可靠的,最大拉應(yīng)力為4.66MPa,已經(jīng)超過了C40級混凝土的抗拉強度;通過對不同寒潮降溫值下橋墩寒潮溫度效應(yīng)的有限元分析可知,當(dāng)寒潮降溫使得橋墩內(nèi)外壁溫差為5℃時,橋墩外壁拉應(yīng)力相應(yīng)增大2.0MPa左右;內(nèi)壁壓應(yīng)力在順橋向方向增幅為1.1MPa/5℃;內(nèi)壁壓應(yīng)力在橫橋向方向