基于長(zhǎng)期觀測(cè)的混凝土箱梁溫度作用與效應(yīng)研究.pdf

1、混凝土箱梁的溫度作用效應(yīng)直接影響了公路混凝土箱梁橋的安全性。統(tǒng)計(jì)資料和研究表明，公路橋梁混凝土箱梁某些部位裂縫是由于溫度作用而產(chǎn)生的，其原因是缺乏在系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù)上對(duì)混凝土箱梁溫度場(chǎng)的深入研究。論文旨在公路混凝土箱梁橋溫度場(chǎng)的長(zhǎng)期觀測(cè)基礎(chǔ)上深入研究并完善混凝土箱梁溫度場(chǎng)的理論與計(jì)算方法。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　　 對(duì)一座大跨徑公路橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁進(jìn)行了為期5年的溫度與應(yīng)變連續(xù)觀測(cè)，根據(jù)觀測(cè)的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)地研究了混凝土箱梁溫

2、度場(chǎng)隨時(shí)間的變化規(guī)律，提出混凝土箱梁有效溫差和截面最大豎向溫差隨時(shí)間的變化分別服從于以年為周期的不同正弦曲線。
　　 采用系統(tǒng)聚類(lèi)分析與非參數(shù)統(tǒng)計(jì)方法對(duì)混凝土箱梁日最大豎向溫差進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，對(duì)于使用階段具有100mm瀝青鋪裝層的混凝土箱梁，最大正溫差在夏季服從于W(8．5360，3．6658)的Weibull分布，在冬季服從W(3．9760，2．5202)的Weibull分布；最大反溫差在非降溫時(shí)段內(nèi)服從W(2．3194

3、，1．4746)的Weibull分布，在降溫時(shí)段內(nèi)服從W(3．4390，2．9211)的Weibull分布。對(duì)于施工階段沒(méi)有鋪裝層的混凝土箱梁，其最大反溫差在非降溫時(shí)段內(nèi)服從W(1．8650，2．0871)的Weibull分布，在降溫時(shí)段內(nèi)服從W(3．6429，2．3442)的Weibull分布。相應(yīng)的分別得到了最大正溫差和最大反溫差所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值和準(zhǔn)永久值。
　　 基于有效溫差和截面最大豎向溫差以年為周期變化的正弦函數(shù)

4、，證明了在有效溫差和截面最大豎向溫差共同作用下混凝土箱梁的溫度應(yīng)變也服從以年為周期的正弦函數(shù)，在此基礎(chǔ)上得到了混凝土相對(duì)應(yīng)變的近似函數(shù)。利用應(yīng)變長(zhǎng)期觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)相對(duì)應(yīng)變近似函數(shù)式進(jìn)行了回歸，得到了相對(duì)應(yīng)變近似函數(shù)的回歸曲線?；貧w曲線的決定系數(shù)為0．9134。在此基礎(chǔ)上，將混凝土相對(duì)應(yīng)變中溫度作用引起的年周期變化分離出來(lái)，得到了溫度相對(duì)應(yīng)變的修正函數(shù)。
　　 基于相關(guān)性分析提出了一種由環(huán)境最高溫度對(duì)無(wú)鋪裝層和有100 mm瀝青鋪裝

5、層的混凝土箱梁豎向正溫差的最大值進(jìn)行預(yù)測(cè)的簡(jiǎn)便方法，并通過(guò)相關(guān)文獻(xiàn)中不同地區(qū)環(huán)境最高溫度和豎向溫差的實(shí)測(cè)值對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 通過(guò)熱力耦合方法建立空間有限元模型對(duì)大氣降溫時(shí)混凝土箱梁橋的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了研究，得到了大氣降溫作用下豎向反溫差的計(jì)算模式。進(jìn)行了不同降溫模式模式下應(yīng)力分析。結(jié)果顯示，本文方法得到的箱梁混凝土應(yīng)力計(jì)算值和實(shí)測(cè)值更加接近。
　　 通過(guò)有限元方法對(duì)采用輕骨料混凝土作為隔熱層的混凝土箱梁溫度場(chǎng)進(jìn)