本文關鍵詞：空心高墩溫度場與溫度效應研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：混凝土結構導熱性差,長期置于自然環(huán)境中,受太陽輻射與環(huán)境溫度影響,內部產生隨時間變化的不均勻溫度場,由此產生溫度應力與溫度變形。在不利環(huán)境條件下,溫度荷載產生的溫度應力與活載應力屬同一數(shù)量級,是引起混凝土結構開裂的重要原因之一。本文利用有限差分原理采用C++語言自主開發(fā)了用于計算結構溫度場的通用軟件,并結合混凝土厚板溫度場觀測試驗,研究了混凝土板件豎向與水平溫度場分布規(guī)律,驗證了該軟件計算溫度場的可靠性。在此基礎上,對空心高墩壁板溫度場進行了參數(shù)敏感性分析,總結得出了空心墩壁板最不利溫度場發(fā)生一般條件,并建議了不同省會直轄市用于工程設計檢算的空心墩壁板最不利溫差參考值。最后,以南盤江大橋5號空心高墩為研究對象,利用通用有限元軟件ANSYS建立了空心高墩有限元模型,分析了最不利溫度荷載下空心高墩的溫度應力與溫度變形。本文主要研究成果如下：(1)方位角為0�；炷两Y構內部溫度呈正弦曲線變化,由朝陽側表面向內,最高溫度逐漸衰減且衰減速率逐漸減小,最高溫度出現(xiàn)時刻逐漸滯后,且隨最高溫度衰減速率的減小,滯后時間逐漸增長�；炷两Y構內部溫度梯度根據(jù)表面與外界的熱量傳遞方向可分為兩個階段,即溫度梯度增大階段與溫度梯度減小階段。(2)空心高墩壁板溫度場受太陽直接輻射影響顯著,水平地面太陽直接輻射強度主要影響空心高墩壁板整體溫度,而豎直表面太陽直接輻射強度主要影響空心高墩壁板內部溫度梯度。壁板方位角影響其表面的太陽直接輻射強度,隨方位角的增大,壁板溫度梯度逐漸減小。(3)空心高墩壁板溫度梯度受氣溫影響較弱,最高氣溫升高,空心高墩壁板內部溫度整體升高；氣溫日較差增大,空心高墩壁板溫度整體降低,同時溫度梯度增大。在低風速情況下,空心高墩壁板溫度梯度隨風速的增大而減小。(4)空心高墩溫度場具有明顯的地域差異。一般空心高墩溫度梯度在山區(qū)大于平原、鄉(xiāng)村大于城市、城市大于工業(yè)區(qū)。全國不同省市直轄市市內空心高墩壁板最大溫差一般出現(xiàn)在冬季或春季,然而不同城市溫差值相差較大。(5)空心高墩壁板最不利溫度場發(fā)生一般條件為：表面太陽直接輻射較強且表面日照時間較長、方位角為零、氣溫日較差較大、風速較小。(6)南盤江大橋空心高墩分析結果顯示,最不利溫度荷載引起的水平拉應力達到3.2MPa,實體過渡段由于固端約束的作用,豎向拉應力甚至達到了4.2MPa；溫度荷載引起的墩頂順橋向位移可達31mm。
【關鍵詞】：空心高墩 太陽輻射 溫度場 溫度梯度 溫度效應 有限元
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U441.5
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 緒論12-22
• 1.1 引言12-13
• 1.2 空心高墩溫度效應13
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀13-21
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.2 國內研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.3 研究現(xiàn)狀總結20-21
• 1.4 主要研究內容和研究方案21-22
• 2 溫度場與溫度效應基本理論22-32
• 2.1 引言22-23
• 2.2 導熱微分方程及其定解條件23-25
• 2.2.1 導熱微分方程的建立23-24
• 2.2.2 邊界條件24-25
• 2.2.3 初始條件25
• 2.3 日照溫度場計算方法25-28
• 2.3.1 近似數(shù)值解法26-27
• 2.3.2 半經驗半理論公式法27-28
• 2.4 溫度應力計算方法28-30
• 2.4.1 基于結構力學的溫度應力計算28-29
• 2.4.2 基于熱彈性理論的溫度應力計算29-30
• 2.4.3 基于有限元理論的溫度應力計算30
• 2.5 本章小結30-32
• 3 溫度場計算軟件開發(fā)32-52
• 3.1 引言32
• 3.2 太陽輻射計算32-37
• 3.2.1 太陽與地面的相對位置計算32-34
• 3.2.2 太陽與物體表面的相對位置計算34-35
• 3.2.3 太陽輻射計算35-37
• 3.3 輻射換熱計算37-39
• 3.3.1 物體熱輻射能力計算37-38
• 3.3.2 大氣和環(huán)境輻射計算38
• 3.3.3 物體輻射換熱總效果計算38-39
• 3.4 對流換熱計算39
• 3.5 氣溫日變化過程39-40
• 3.6 邊界條件處理40-41
• 3.6.1 外表面?zhèn)鳠徇吔鐥l件40-41
• 3.6.2 內表面?zhèn)鳠徇吔鐥l件41
• 3.7 C++編程數(shù)學模型推導41-43
• 3.8 C++編程模塊設計43-46
• 3.8.1 混凝土熱工參數(shù)取值和網格劃分44
• 3.8.2 C++類的設計44-46
• 3.9 C++軟件開發(fā)46-50
• 3.9.1 C++軟件主函數(shù)設計46-47
• 3.9.2 C++軟件集成47-49
• 3.9.3 軟件功能介紹49-50
• 3.10 本章小結50-52
• 4 混凝土厚板溫度場試驗監(jiān)測與數(shù)值模擬52-72
• 4.1 引言52
• 4.2 混凝土厚板溫度場試驗介紹52-55
• 4.2.1 試驗場地介紹52
• 4.2.2 試驗方案52-54
• 4.2.3 試驗儀器54-55
• 4.3 混凝土豎向溫度場分析55-63
• 4.3.1 豎向溫度場試驗數(shù)據(jù)分析55-57
• 4.3.2 豎向溫度場C++數(shù)值模擬結果分析57-60
• 4.3.3 豎向溫度場試驗結果與數(shù)值模擬結果對比60-63
• 4.4 混凝土水平溫度場分析63-70
• 4.4.1 水平溫度場試驗數(shù)據(jù)分析63-65
• 4.4.2 水平溫度場C++數(shù)值模擬結果分析65-68
• 4.4.3 水平溫度場試驗結果與數(shù)值模擬結果對比68-70
• 4.5 本章小結70-72
• 5 空心墩溫度場參數(shù)敏感性分析72-102
• 5.1 引言72
• 5.2 日期對空心墩溫度場的影響72-78
• 5.2.1 太陽直接輻射強度隨日期變化規(guī)律72-75
• 5.2.2 溫度場隨日期變化規(guī)律75-78
• 5.3 方位角對空心墩溫度場的影響78-82
• 5.3.1 表面太陽直接輻射強度隨方位角變化規(guī)律78-79
• 5.3.2 溫度場隨方位角變化規(guī)律79-82
• 5.4 氣溫對空心墩溫度場的影響82-85
• 5.5 環(huán)境風速對空心墩溫度場的影響85-87
• 5.6 北京市區(qū)空心墩豎直壁板最不利溫度場研究87-92
• 5.6.1 我國現(xiàn)行不同規(guī)范的溫度梯度曲線87-90
• 5.6.2 北京市區(qū)最不利水平溫度梯度擬合90-92
• 5.7 大氣透明度對空心墩溫度場的影響92-94
• 5.8 全國不同地區(qū)空心墩溫度場比較94-101
• 5.8.1 全國太陽直接輻射分布規(guī)律95-98
• 5.8.2 全國省會直轄市空心墩溫度場比較98-101
• 5.9 本章小結101-102
• 6 空心高墩溫度效應有限元分析102-120
• 6.1 引言102
• 6.2 橋梁概況102-104
• 6.3 基于ANSYS的空心墩有限元模型104-108
• 6.3.1 空心墩溫度場計算104-107
• 6.3.2 空心墩溫度效應計算107-108
• 6.4 空心高墩溫度場計算結果分析108-110
• 6.5 空心高墩溫度應力計算結果分析110-116
• 6.5.1 空心墩中部截面溫度應力分析110-114
• 6.5.2 空心墩固端截面溫度應力分析114-115
• 6.5.3 空心墩溫度裂縫控制115-116
• 6.6 空心高墩溫度變形計算結果分析116-117
• 6.7 本章小結117-120
• 7 結論與展望120-124
• 7.1 結論120-121
• 7.2 展望121-124
• 參考文獻124-128
• 附錄A128-132
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果132-136
• 學位論文數(shù)據(jù)集136

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1 ;陜西建成亞洲第一高墩大橋[J];城市道橋與防洪;2006年05期

2 萬成;;高墩柱施工質量管理[J];西部探礦工程;2007年11期

3 黃平;李維徽;;試論高速公路空心薄壁高墩的施工和質量控制[J];交通建設與管理;2013年09期

4 余恬,梁輝如;薄壁空心高墩施工技術探討[J];鐵道建筑;2003年09期

5 周國良;李小軍;亓興軍;李亞琦;;高墩梁橋的地震沖撞效應及其應對策略初探[J];地震工程與工程振動;2006年05期

6 朱毓麗;楊利;;滑框倒模技術在空心薄壁高墩中的應用[J];重慶交通學院學報;2007年02期

7 譚紅平;李宏泉;;階梯狀高墩臨界承載力計算[J];山西建筑;2007年09期

8 曹新建;;材料非線性對鋼筋混凝土高墩穩(wěn)定性的影響[J];計算機輔助工程;2007年03期

9 成永強;;超高墩橋建設研究[J];山西建筑;2007年29期

10 凌浩;唐耘;;如何對高墩柱工程進行施工監(jiān)理[J];中國高新技術企業(yè);2008年08期

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1 李靖森;;變截面高墩臺的剛度計算[A];全國橋梁結構學術大會論文集（上冊）[C];1992年

2 沈永林;;撓曲線精確微分方程對高墩水平位移計算精度的影響[A];中國公路學會橋梁和結構工程學會2001年橋梁學術討論會論文集[C];2001年

3 姚鵬飛;江健飛;;簡議高墩腳手架計算[A];土木建筑學術文庫(第15卷)[C];2011年

4 李睿;董明;寧曉駿;;梁式橋高墩的減震設計方法[A];第八屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅲ卷）[C];1999年

5 杜進生;康景亮;羅小峰;;考慮施工缺陷和初始偏心的高墩穩(wěn)定性分析[A];第19屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅱ冊）[C];2010年

6 黃耀怡;;大跨高墩應急鋼橋抗風設計探討[A];中國土木工程學會橋梁及結構工程學會第十二屆年會論文集（下冊）[C];1996年

7 張行;趙曉華;朱黎;;基于纖維模型的高墩靜風穩(wěn)定分析[A];第二十屆全國橋梁學術會議論文集（下冊）[C];2012年

8 蘭遠均;鐘啟賓;吳登銀;潘幫榮;陳野;韓學勤;劉洪德;曹國良;;在高墩上修建V形支撐的施工方法[A];中國土木工程學會橋梁及結構工程學會第十二屆年會論文集（下冊）[C];1996年

9 陳祥勇;;噴淋養(yǎng)護在高墩混凝土施工中的應用[A];2014年5月建筑科技與管理學術交流會論文集[C];2014年

10 胡志華;;靜風荷載作用下大跨高墩T構懸灌施工空間分析[A];老莊河現(xiàn)場學術交流會論文集[C];2005年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 程麗霞　記者 黃良龍;高墩村民找準路子保增收[N];上饒日報;2009年

2 記者 楊貴智　通訊員 丁小嵐;高墩營村里的新鮮事兒[N];蘭州日報;2011年

3 周廣寬　陳慶亮;廈蓉高速百米高墩順利封頂[N];國際商報;2009年

4 陳宇飛;七把安全鑰匙守衛(wèi)高墩安全[N];山西日報;2010年

5 通訊員 馮學亮 程文杰;宜萬首座百米高墩落成[N];中國鐵道建筑報;2006年

6 劉永安 梁玲玲;“八寶粥”中豎立“西北第一高墩”[N];中國交通報;2010年

7 特約記者 李晟 通訊員 廖求明 門守波;110米，重巒出高塔![N];中國交通報;2010年

8 記者 張毅　周昆;“亞洲第一高墩”順利封頂[N];雅安日報;2009年

9 湖北日報記者 雷剛 陳劍文 周芳 翟志清 通訊員 汪勇;建設世界第一高墩[N];湖北日報;2005年

10 周志宏 沈祥輝 通訊員　張國勇;“亞洲第一高墩”昨在恩施封頂[N];恩施日報;2006年

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1 夏修身;鐵路高墩抗震設計方法研究[D];蘭州交通大學;2012年

2 吳荻;橋梁高墩結構的運動穩(wěn)定性及影響因素分析[D];武漢理工大學;2013年

3 張運波;薄壁空心高墩的溫度效應及其對穩(wěn)定性影響的研究[D];中國鐵道科學研究院;2011年

4 王鈞利;高墩大跨徑連續(xù)剛構彎橋全過程穩(wěn)定性分析[D];長安大學;2006年

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1 張超;高墩抗震性能評估的高級地震動強度參數(shù)研究[D];河北工程大學;2016年

2 毛建貞;空心高墩溫度場與溫度效應研究[D];北京交通大學;2016年

3 陳輝;空心薄壁高墩結構優(yōu)化設計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

4 商廣明;大跨徑連續(xù)剛構橋高墩的穩(wěn)定性分析[D];重慶交通大學;2010年

5 韓梅玲;山區(qū)高速公路橋梁高墩極限承載力計算研究[D];華南理工大學;2011年

6 徐亮;溫度及垂直度對薄壁高墩穩(wěn)定性影響的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2006年

7 尹俊紅;大跨橋梁超高墩柱穩(wěn)定性能的傳遞分析[D];西安建筑科技大學;2012年

8 夏文敏;施工階段四肢薄壁高墩連續(xù)剛構橋的穩(wěn)定性仿真分析[D];中南大學;2010年

9 康文靜;高墩設計理論研究[D];華中科技大學;2006年

10 李智強;鐵路橋梁高墩施工過程穩(wěn)定性分析[D];大連交通大學;2015年

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