高海拔峽谷地帶薄壁空心高墩日照溫度效應(yīng)研究.pdf

1、隨著我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，交通建設(shè)的重點(diǎn)向西部地區(qū)轉(zhuǎn)移，西北地區(qū)海拔高，地勢起伏顯著，峽谷較多，這些特有的地勢、地貌決定了必將修建大量的高墩橋梁。西北地區(qū)高寒、缺氧、干旱、多風(fēng)且風(fēng)力大，尤其是青海地區(qū)的高原大陸性氣候，具有氣溫低、晝夜溫差大、降雨少而集中、日照時(shí)間長、太陽輻射強(qiáng)度大等特點(diǎn)。在此修建高墩橋梁將面臨眾多難題，其中日照溫度效應(yīng)對薄壁空心高墩橋梁的施工和使用影響顯著，由于日照輻射導(dǎo)致空心高墩產(chǎn)生不均勻的溫度場分布，從而產(chǎn)生了

2、很大的溫度應(yīng)力和變形位移，導(dǎo)致高墩產(chǎn)生裂縫，影響結(jié)構(gòu)的使用，甚至引發(fā)安全事故。
　　本文以青海省科學(xué)技術(shù)廳基礎(chǔ)研究項(xiàng)目“高海拔峽谷地帶高墩橋梁建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究”這一科研課題為支撐，依托G310大循高速公路項(xiàng)目臥龍溝4號大橋開展研究。通過現(xiàn)場觀測分析，對高海拔峽谷地帶的薄壁空心高墩的日照溫度效應(yīng)做了比較深入的研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　基于對背景橋梁的6?？招亩諟囟葓龅膶?shí)測數(shù)據(jù)，分析了空心墩東北側(cè)和西北側(cè)壁板在日照輻射下壁厚

3、溫度場分布規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)部混凝土溫度上升明顯滯后于外表面，距離外表面越遠(yuǎn)的位置變溫幅度越小，從外壁到內(nèi)壁30cm以外的位置幾乎不受日照溫度的作用。并且在前人的基礎(chǔ)上，研究得出了適合高海拔地帶的薄壁空心墩溫度場分布的計(jì)算公式，經(jīng)與實(shí)測溫度數(shù)據(jù)對比，證明該公式具有一定的精確性。在分析了橋址處空心墩傳熱邊界條件后;采用ANSYS有限元軟件建立了空心墩的日照溫度場平面模型，分析了空心墩各個(gè)壁板的溫度場分布規(guī)律，同時(shí)將模型計(jì)算值與實(shí)測數(shù)據(jù)對比，

4、驗(yàn)證了模型的正確性。
　　基于平面模型分析研究了空心墩日照橫向溫差應(yīng)力分布規(guī)律，包括橫橋向應(yīng)力和縱橋向應(yīng)力，在日照輻射下二者都表現(xiàn)出外部受壓而內(nèi)部受拉，并且溫差越大，應(yīng)力值越大。采用ANSYS建立了臥龍溝4號橋6＃墩的有限元立體模型，在此基礎(chǔ)上分析了空心墩日照溫度效應(yīng)，包括豎向溫度應(yīng)力和溫度位移的變化規(guī)律。由日照溫差引起的溫度位移非常大，最大達(dá)到29.2mm，超過了規(guī)范的容許值;提出了采用穩(wěn)定溫度場法和預(yù)控法來減少日照溫度位移，保