空心高墩溫度場(chǎng)與溫度效應(yīng)研究.pdf

1、混凝土結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱性差，長(zhǎng)期置于自然環(huán)境中，受太陽(yáng)輻射與環(huán)境溫度影響，內(nèi)部產(chǎn)生隨時(shí)間變化的不均勻溫度場(chǎng)，由此產(chǎn)生溫度應(yīng)力與溫度變形。在不利環(huán)境條件下，溫度荷載產(chǎn)生的溫度應(yīng)力與活載應(yīng)力屬同一數(shù)量級(jí)，是引起混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的重要原因之一。
　　本文利用有限差分原理采用C++語(yǔ)言自主開(kāi)發(fā)了用于計(jì)算結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)的通用軟件，并結(jié)合混凝土厚板溫度場(chǎng)觀測(cè)試驗(yàn)，研究了混凝土板件豎向與水平溫度場(chǎng)分布規(guī)律，驗(yàn)證了該軟件計(jì)算溫度場(chǎng)的可靠性。在此基礎(chǔ)上，對(duì)空心高

2、墩壁板溫度場(chǎng)進(jìn)行了參數(shù)敏感性分析，總結(jié)得出了空心墩壁板最不利溫度場(chǎng)發(fā)生一般條件，并建議了不同省會(huì)直轄市用于工程設(shè)計(jì)檢算的空心墩壁板最不利溫差參考值。最后，以南盤(pán)江大橋5號(hào)空心高墩為研究對(duì)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(yīng)力與溫度變形。本文主要研究成果如下:
　　(1)方位角為0°混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度呈正弦曲線變化，由朝陽(yáng)側(cè)表面向內(nèi)，最高溫度逐漸衰減且衰減速率逐漸減小，最高

3、溫度出現(xiàn)時(shí)刻逐漸滯后，且隨最高溫度衰減速率的減小，滯后時(shí)間逐漸增長(zhǎng)。混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)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(gè)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(chǎng)受太陽(yáng)直接輻射影響顯著，水平地面太陽(yáng)直接輻射強(qiáng)度主要影響空心高墩壁板整體溫度，而豎直表面太陽(yáng)直接輻射強(qiáng)度主要影響空心高墩壁板內(nèi)部溫度梯度。壁板方位角影響其表面的太陽(yáng)直接輻射強(qiáng)度，隨方位角的增大，壁板溫度梯度逐漸減小。
　　(3

4、)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(nèi)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(shí)溫度梯度增大。在低風(fēng)速情況下，空心高墩壁板溫度梯度隨風(fēng)速的增大而減小。
　　(4)空心高墩溫度場(chǎng)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(guó)不同省市直轄市市內(nèi)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