溫度場的短期預(yù)測及其在橋梁施工控制中的應(yīng)用.pdf

1、在土木工程上,根據(jù)熱量傳輸過程的物理本質(zhì)的不同來分類,影響結(jié)構(gòu)溫度場的因素一般可分為三種基本型式,即熱輻射、熱傳導(dǎo)和熱對流.以光子流(電磁波)作為載體傳輸熱能的現(xiàn)象稱為熱輻射.熱輻射包括太陽直接輻射、天空輻射、大氣逆輻射和周圍環(huán)境輻射等,以太陽直接輻射為主.在無分子團(tuán)宏觀相對運動時,單由微觀粒子的直接作用(如遷移、碰撞或振動等)而引起的熱能傳輸現(xiàn)象,稱為熱傳導(dǎo).依賴流體質(zhì)團(tuán)整體宏觀移動和相互混合傳輸熱能的物理現(xiàn)象,稱為熱對流.暴露在大氣

2、中的橋梁結(jié)構(gòu)通過熱輻射和熱對流的形式與外界進(jìn)行熱能交換,通過熱傳導(dǎo)的形式在結(jié)構(gòu)體內(nèi)部進(jìn)行熱能轉(zhuǎn)移.熱傳導(dǎo)是橋梁結(jié)構(gòu)本身的物理特性,在一定溫度范圍內(nèi)其值可認(rèn)為是常數(shù).因此,該文作者認(rèn)為使橋梁結(jié)構(gòu)溫度場發(fā)生改變的因數(shù)可分為兩大類:熱輻射和熱對流共同作用以及熱對流單獨作用.前者作用的時間段為日出與日落之間,后者作用時間段為無太陽直接照射的時段(如陰天和晚上).求解橋梁結(jié)構(gòu)溫度場的方法一般有有限單元法、有限差分法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和實測法等.該文采用

3、有限單元法,并引入熱流密度作為結(jié)構(gòu)與外界進(jìn)行熱交換的手段,提出了橋梁結(jié)構(gòu)短期內(nèi)任何時刻的溫度場的預(yù)測方法.此方法首先把結(jié)構(gòu)體和時間段進(jìn)行離散,再根據(jù)測定的結(jié)構(gòu)各表面的大氣溫度,計算求得進(jìn)入各個結(jié)構(gòu)表面的熱流密度值;而后根據(jù)外界大氣情況采用穩(wěn)態(tài)計算求得一初始溫度場;最后,在進(jìn)行有限元分析時,把各個時刻的熱流密度值作為荷載加于結(jié)構(gòu)上,求得相應(yīng)時刻結(jié)構(gòu)體內(nèi)的溫度場.把該文方法應(yīng)用于湖北荊州長江公路大橋主橋500M斜拉橋П形橫斷面和三八洲連續(xù)梁

4、箱形橫斷面,計算結(jié)果與實測值相比較,其精度一般可控制在0.5℃-1℃,基本上能滿足橋梁施工控制中扣除溫度影響的使用要求.并將預(yù)測的溫度場和實測的溫度場用有限元程序計算求得它們對橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力(軸力、剪力和彎矩)、位移和索力的影響值,并加以比較,用來驗證此方法的可行性和實用價值.在特大型橋梁施工控制中,根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)已知的溫度場,求解溫度應(yīng)力有很多種方法,文中介紹了數(shù)值分析法和擬和法兩種方法的計算過程.文中還介紹了己知溫度場結(jié)構(gòu)的橫向溫度應(yīng)力的