日照作用下空心橋墩溫度場分布研究.pdf

1、隨著橋梁建造技術(shù)不斷發(fā)展，大量的空心橋墩應(yīng)用于公路和鐵路橋梁。對于這類長時間暴露在自然環(huán)境中的厚壁空心橋墩來說，不可避免要受到周圍環(huán)境氣溫以及日照、寒潮等因素的影響。由于混凝土結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱性能差，其周圍環(huán)境氣溫及日輻射等的作用，將使表面溫度迅速上升(降低)，但結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度仍處于原來狀態(tài)，因而在混凝土結(jié)構(gòu)中形成較大的溫度梯度，混凝土結(jié)構(gòu)的各部分處于不同的溫度狀態(tài)。由此使橋墩產(chǎn)生溫度變形。當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)受到內(nèi)、外約束阻礙時，將會產(chǎn)生相當(dāng)大的溫度

2、應(yīng)力。在橋梁結(jié)構(gòu)中，有時該應(yīng)力比荷載產(chǎn)生的應(yīng)力還大，直接影響到橋梁結(jié)構(gòu)的安全，然而現(xiàn)有的公路和鐵路橋梁設(shè)計規(guī)范中，并沒有對空心橋墩的溫度荷載作出明確的規(guī)定。為了確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全，有必要對空心高墩溫度應(yīng)力問題進行系統(tǒng)研究。因此對公路與鐵路空心橋墩溫度場和由此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力進行系統(tǒng)研究是非常有工程實用價值的。
　　 本文以襄渝二線牛角坪特大橋3號橋墩以及新楊家灣特大橋7號橋墩為工程背景，在理論分析和模型試驗的基礎(chǔ)上，重點研究了鐵路

3、特大空心橋墩在日照作用下溫度場分布情況，為這類厚壁空心高墩的溫度應(yīng)力計算提供可靠的依據(jù)。
　　 本文對鐵路空心橋墩溫度場的研究方法，主要是采用試驗室模型試驗、理論計算分析和現(xiàn)場實測相結(jié)合的方法。首先在試驗室進行模型試驗，再將試驗結(jié)果與計算結(jié)果進行對比分析，通過上述研究，得出了以下一些初步結(jié)論：
　　 1、根據(jù)熱傳導(dǎo)有限單元法原理，運用有限元軟件ANSYS建立了三維分析模型，通過對計算結(jié)果與試驗結(jié)果進行對比分析表明，對于常

4、規(guī)的空心高墩來說，計算結(jié)果與試驗結(jié)果非常吻合，因此，對于一般空心高墩的溫度場分布規(guī)律，可以采用數(shù)值分析的方法來研究。但對于牛角坪特大橋3號橋墩這類壁厚超過100厘米的厚壁高墩，計算結(jié)果與試驗結(jié)果會有差異，必須通過試驗來確定其溫度場的分布情況，以得到這類厚壁高墩的溫度場的分布特點以及溫度場的變化發(fā)展規(guī)律。
　　 2、對不同壁厚的橋墩模型進行分析得出不同壁厚的橋墩的溫度場分布特點：沿壁板厚度方向溫度分布不均勻，一般沿壁厚方向的溫差分