混凝土空心橋墩的日照溫度場及其效應研究.pdf

1、混凝土橋梁結構因長期受到自然界氣溫的變化和太陽輻射等環(huán)境因素的影響，使結構產生隨時間變化的非線性溫度分布，由此產生溫差應力和溫度變形。在某些情況下，由于這種溫度荷載產生的溫差應力比其他荷載產生的應力還要大，導致混凝土橋梁結構裂縫的產生和發(fā)展，從而嚴重影響結構的正常使用，甚至危及結構的安全。因此，研究分析混凝土橋梁結構的溫度荷載和溫差應力，對控制橋梁結構的裂縫是十分重要的。
　　 本文以鐵道部重點科技項目“山區(qū)高速鐵路橋梁高墩結構

2、設計技術研究”這一科研課題為支撐，以幸福源水庫雙線特大橋12＃橋墩為工程背景，結合橋墩模型日照溫度場觀測試驗，對混凝土空心橋墩的日照溫度效應問題進行了較為深入的研究，主要研究工作及結論總結如下：
　　 論文采用ANSYS軟件建立了較為精細的日照溫度場分析模型及邊界條件模型，通過對橋墩節(jié)段模型日照溫度場有限元計算結果與實測溫度數(shù)據進行對比，驗證了ANSYS計算模型及傳熱邊界條件的準確性和適用性。對背景橋梁12＃橋墩進行了日照溫度場

3、分析，得到了橋墩各壁板內外表面溫差在一天中的變化規(guī)律，并分析了橋梁中軸線方位角變化對橋墩日照溫度場的影響，說明了混凝土空心橋墩各墩壁出現(xiàn)的溫差分布與橋梁的方位、墩壁表面朝向有密切關系。
　　 對橋墩日照橫向溫差應力的分布和變化規(guī)律進行了研究，分析了橋墩截面尺寸及倒角對橫向溫差應力的影響。日照橫向溫差應力的計算應考慮雙向溫差組合，且下午的雙向溫差作用對橫向溫差應力的影響比上午更為顯著。橋墩各壁板厚度的變化對截面橫向溫差應力影響較大

4、，而橫向溫差應力計算若不考慮倒角的作用，將偏離實際，計算結果偏于不安全。
　　 對橋墩日照豎向溫差應力的分布和變化規(guī)律進行了分析，分別計算了在西南側溫度梯度7y=17e-5.7y和在西北側溫度梯度Ty=14e-7.0y作用下的溫差應力和溫度變形。在西南側(或西北側)溫度梯度作用下，橋墩各個截面的豎向應力分布是類似的，西南側墩壁(或西北側墩壁)的豎向應力變化劇烈，而其余壁板上的豎向應力分布比較均勻。在考慮墩頂無約束的情況下，當西南