鐵路空心高墩溫度場(chǎng)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(huì)長(zhǎng)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(shí)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(jì)技術(shù)研究”重點(diǎn)科研項(xiàng)目為依托,以建設(shè)中的貴廣線幸福源水庫(kù)特大橋?yàn)楣こ瘫尘?選取了該橋的12＃橋墩為研究對(duì)象,針對(duì)混凝土空心箱型截面橋墩的日照和寒潮溫度場(chǎng)與溫度效應(yīng)進(jìn)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(chǎng)實(shí)測(cè)、數(shù)值模擬、數(shù)值計(jì)算和理論分析相結(jié)合的研究方法。通過回歸分析現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)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(jì)算空心橋

3、墩溫度場(chǎng);對(duì)比分析現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù),調(diào)整計(jì)算參數(shù),通過模擬的數(shù)值計(jì)算橋墩的溫度效應(yīng)。
　　通過實(shí)測(cè)分析溫度場(chǎng)沿橋墩墩高方向的變化是均勻的,所以可以把三維溫度場(chǎng)當(dāng)成二維平面溫度場(chǎng)來(lái)計(jì)算;對(duì)幸福源水庫(kù)大橋12＃橋墩的日照和寒潮溫度場(chǎng)進(jìn)行了不間斷觀測(cè),運(yùn)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(lái)模擬計(jì)算混凝土箱型截面橋墩日照溫度場(chǎng)和溫度效應(yīng)是準(zhǔn)確可靠的,最大壓

4、應(yīng)力達(dá)到5.99MPa,最大拉應(yīng)力達(dá)到2.24MPa,墩頂最大位移達(dá)到6.081mm;采用ANSYS軟件按第一類邊界條件來(lái)模擬計(jì)算混凝土箱型截面橋墩寒潮溫度場(chǎng)是準(zhǔn)確可靠的,最大拉應(yīng)力為4.66MPa,已經(jīng)超過了C40級(jí)混凝土的抗拉強(qiáng)度;通過對(duì)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(shí),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