鋼-混組合連續(xù)箱梁橋溫度場及溫度作用研究.pdf

1、鋼-混凝土組合連續(xù)梁橋是—種結構性能優(yōu)良的新型橋梁。因此，它在國內外已有不少的研究和應用?？偨Y國內外研究現(xiàn)狀可見，當前研究較多集中在剪力連接件、承載力和剛度計算以及結構構造措施，而對于溫度作用的研究還很少。因此，本文結合潤揚大橋南接線工程項目，開展了鋼-混凝土組合連續(xù)梁橋溫度場及溫度作用研究。
　　 溫度對橋梁的作用通常主要是由日照和瀝青攤鋪等因素引起的，當然，還有低溫寒潮的作用。日照是經(jīng)常發(fā)生的，具有周期性；而瀝青攤鋪作用是短

2、期的。這兩種因素往往是聯(lián)合影響的，同時溫度作用與橋梁上的車輛荷載作用也是迭加的。因此，本文研究了日照和瀝青攤鋪作用的溫度場，開展了工程實測、溫度作用的分析計算以及在橋梁設計中應用研究，并提出了有關建議。主要內容摘要如下：
　　 1、實橋溫度場的測試
　　 論文介紹了實橋日照和瀝青攤鋪條件下溫度場的測試，于2004年9月中進行了日照溫度數(shù)據(jù)的采集，2004年10月20日和10月21日進行了瀝青下面層和上面層高溫攤鋪時的溫度

3、數(shù)據(jù)采集。通過對有關數(shù)據(jù)的整理和分析，總結了實測溫度場的特點和邊界條件的處理事項。
　　 2、溫度場理論計算方法的探討和日照溫度場對比分析
　　 在分析了橋梁結構傳熱特點的基礎上，推導了任意角度截面太陽輻射強度和翼緣板懸挑部分在腹板上投影長度的計算公式，探討了考慮對流、太陽輻射和橋梁表面輻射換熱瞬態(tài)溫度場的求解方法和過程。
　　 為了校準理論計算模型的準確性，以實測數(shù)據(jù)為基礎，通過建立有限元數(shù)值模型，進行了瞬態(tài)綜

4、合邊界條件的溫度場數(shù)值模擬計算。經(jīng)對比分析，驗證了理論分析的準確性和可靠性，為進行更廣泛的理論分析，奠定了基礎。
　　 3、最不利日照溫度場判定方法的研究
　　 從影響日照溫度場的邊界條件出發(fā)，確定了太陽輻射強度、大氣溫度的時變化模式，探討了鋼箱內空氣溫度變化規(guī)律，分別針對鋼箱和密閉箱上方橋面板提出了密閉箱內空氣溫度及對流換熱模式。在此基礎上，進行了連續(xù)多天的結構溫度場計算，結合溫度場對結構的作用，分析了結構上、下緣應力

5、特點，確定了最不利日照溫度場的判定原則和方法。對于連續(xù)梁結構而言，本文所研究的溫度作用為豎向正溫差作用，其對跨中附近截面受力是不利的，對墩頂負彎矩區(qū)是有利的，因而文中對負彎矩區(qū)的溫度作用未作專門研究。
　　 通過計算分析發(fā)現(xiàn)，在夏季連續(xù)多天晴朗、微風條件下，當結構溫度場達到動態(tài)周期性變化時，結構日照溫度場將產(chǎn)生最不利影響；由溫度引起的上緣壓應力在上表面溫度接近最大值時達到最大，而下緣拉應力可以ψ（溫度自由變形所引起的截面變形曲率

6、）達到最大時作為最不利情況的判斷條件；上、下緣最大溫度應力出現(xiàn)的時間不同步，不能僅以上緣達到最高表面溫度作為最不利溫度場的判定條件。
　　 4、日照溫度場影響因素分析
　　 論文從橋位處緯度、大氣渾濁度、大氣溫度、環(huán)境風速、材料的表面太陽輻射吸收系數(shù)、導熱系數(shù)、結構的截面型式以及瀝青鋪裝的厚度等方面，討論了各因素對最不利日照溫度場的影響。發(fā)現(xiàn)，由于瀝青表面太陽輻射吸收系數(shù)比水泥混凝土的要大不少，因此5cm厚瀝青鋪裝下溫度

7、作用比無瀝青鋪裝的要略大，而10cm厚瀝青鋪裝情況下溫度作用比無瀝青鋪裝的略小，但該情況與現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定有較大的背離。
　　 由于本文旨在得出鋼-混凝土組合梁結構的最不利日照溫度模式，因此通過對各種影響因素的比較，提出了水泥混凝土鋪裝和厚度分別為5cm和10cm的瀝青鋪裝下的最不利日照溫度曲線，并按以直代曲和溫度場作用等效的原則，將實際曲線型最不利溫度曲線簡化為多折線溫度梯度，這些溫度梯度模式將上、下緣最不利溫度應力計算的溫度場揉

8、合在一起，便于計算使用。
　　 5、瀝青攤鋪溫度場及溫度作用的分析研究
　　 由于瀝青高溫攤鋪所引起的溫度場在時間和空間上動態(tài)變化，研究中為簡化計算，先后從三維計算模型、縱向平面模型和橫向平面模型探討了瀝青高溫攤鋪時溫度場的計算方法，并最終確定了從全橋取出若干截面，用橫向平面模型來進行溫度場計算的方法，以反映出全橋的溫度場情況。在此基礎上，對實橋進行理論分析并與實測結果進行驗證。
　　 論文還從攤鋪時間、季節(jié)、橋

9、位緯度、自然環(huán)境條件、瀝青攤鋪厚度和攤鋪溫度等方面討論瀝青高溫攤鋪和日照的綜合溫度場情況。最后，提出了瀝青攤鋪階段溫度應力計算的分段簡化方法，通過計算分析，掌握了各因素對橋梁結構溫度作用的影響情況。
　　 6、瀝青攤鋪期間溫度作用與其它可變荷載的組合分析
　　 在攤鋪過程中，縱向不同截面的溫度分布各不相同，為此在掌握各截面的溫度場特點和溫度作用原理的基礎上，細化了簡化分段處理計算方法，將溫度作用與攤鋪機械作用進行最不利工