本文關鍵詞：大跨混凝土箱梁橋日照最不利溫度場及溫度應力研究　出處：《西南交通大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：橋梁是長期暴露在自然環(huán)境下的結構物,在橋梁的全壽命周期內必然會受到太陽輻射、氣溫變化等溫度作用的影響,而溫度作用是導致混凝土箱梁橋產生裂縫的主要因素之一。目前,各國規(guī)范對混凝土箱梁橋的溫度分布模式并沒有統(tǒng)一的規(guī)定,同時由于地區(qū)氣候條件的不同溫度分布模式具有明顯的區(qū)域化特點。海洋環(huán)境下混凝土箱梁橋的溫度場分布不同于其他地區(qū),溫度裂縫對混凝土箱梁的安全性、適用性、耐久性的影響更大。因此,開展海洋環(huán)境下混凝土箱梁橋的最不利溫度場及溫度應力的研究,確定符合跨海預應力混凝土連續(xù)梁橋實際情況的溫差分布模式對指導后續(xù)類似橋梁設計具有重要意義。選擇夏季太陽輻射強烈與冬季寒流入侵的典型天候在施工階段對曹妃甸區(qū)納潮河2#大橋關鍵截面分別進行了 10天最不利正溫度場與3天負溫度場的現場實測。系統(tǒng)地分析了混凝土箱梁頂板、底板及腹板的溫度場及溫度應力的分布規(guī)律,并對實測數據進行曲線擬合,得到跨海連續(xù)箱梁橋施工階段的最不利豎向、橫向溫度梯度。結合太陽物理學、氣象學、傳熱學的相關理論,建立了箱梁日照溫度場分析的邊界條件。同時,考慮箱梁長翼緣對腹板的陰影遮蔽作用,建立了混凝土箱梁日照最不利溫度場及溫度應力仿真分析的有限元計算模型。以曹妃甸區(qū)納潮河2#大橋為工程算例,采用有限元分析軟件ANSYS對箱梁瞬態(tài)溫度場進行仿真分析,得出最不利正溫度梯度發(fā)生當天測試截面各時刻的溫度分布云圖,將各測點溫度時程曲線、箱梁最不利正溫度梯度的計算曲線與實測曲線進行對比,驗證環(huán)境與熱工參數選取合理,采用有限元軟件ANSYS對溫度場進行數值模擬具有較高精度。根據熱傳導有限單元法原理,使用ANSYS建立平面模型進行熱-應力耦合分析,采用APDL編制宏文件,將瞬態(tài)熱分析得到的節(jié)點溫度作為載荷施加在后續(xù)應力分析中,探討混凝土箱梁橋的溫度效應,主要分析最不利正溫度梯度作用下關鍵截面的縱、橫向溫度自應力的分布規(guī)律。
[Abstract]:Bridge is a structure exposed to the natural environment for a long time. During the whole life cycle of the bridge, it is bound to be affected by the effect of temperature, such as solar radiation, temperature change and so on. Temperature is one of the main factors leading to cracks in concrete box girder bridges. At present, there is no uniform regulation on the temperature distribution mode of concrete box girder bridges in various countries. At the same time, the temperature distribution of concrete box girder bridges in marine environment is different from that of other regions, and the temperature cracks are safe to concrete box girder because of the obvious regionalization characteristics of different temperature distribution patterns of regional climate conditions. Applicability and durability are more important. Therefore, the most unfavorable temperature field and temperature stress of concrete box girder bridge under marine environment are studied. It is of great significance to determine the temperature distribution model of prestressed concrete continuous beam bridge in accordance with the actual situation of sea crossing prestressed concrete continuous beam bridge. The selection of typical weather conditions of strong solar radiation in summer and cold current invasion in winter is of great significance in guiding the design of similar bridges in the future. The key sections of Nachao2# Bridge in Caofeidian District were carried out respectively at the stage. The worst positive temperature field in 10 days and negative temperature field in 3 days are measured. The concrete box girder roof is systematically analyzed. The distribution law of temperature field and temperature stress of bottom plate and web plate, and the curve fitting of the measured data, the most unfavorable vertical and transverse temperature gradient in the construction stage of continuous box girder bridge across the sea is obtained, combined with solar physics. Based on the theory of meteorology and heat transfer, the boundary conditions for the analysis of the temperature field of the box girder are established, and the shading effect of the long flange of the box girder on the web is considered. The finite element calculation model of the most unfavorable temperature field and thermal stress of concrete box girder is established. The example of Naichao2# Bridge in Caofeidian District is given. The finite element analysis software ANSYS is used to simulate the transient temperature field of box girder. The temperature distribution cloud diagram of the most unfavorable positive temperature gradient is obtained at each time of the test section on the same day, and the temperature history curve of each measuring point is obtained. The calculation curve of the most unfavorable positive temperature gradient of box girder is compared with the measured curve to verify the reasonable selection of environment and thermal parameters. The finite element software ANSYS is used to simulate the temperature field with high accuracy. According to the principle of heat conduction finite element method, ANSYS is used to establish a plane model for thermal-stress coupling analysis. The macro document is compiled by APDL and the temperature of the node obtained by transient thermal analysis is applied as the load in the subsequent stress analysis to discuss the temperature effect of concrete box girder bridge. The distribution of temperature self stress in the key sections under the action of the most unfavorable positive temperature gradient is analyzed.
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U441.5

【參考文獻】

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本文編號：1392234