混凝土箱梁溫度場觀測與分析研究.pdf

1、隨著我國鐵路建設(shè)的不斷擴(kuò)大，混凝土箱梁廣泛應(yīng)用于鐵路上的橋梁。在橋梁的使用過程中，箱形混凝土梁常年暴露在外，長期受自然界氣溫的變化和日輻射、晝夜溫差、寒流降溫等惡劣環(huán)境的影響。而由于混凝土材料的導(dǎo)熱性能較差，會(huì)在混凝土箱梁的截面上引起非線性溫度分布。因此，在混凝土結(jié)構(gòu)受到內(nèi)、外約束阻礙時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力。然而在計(jì)算箱梁的溫度應(yīng)力時(shí)，使用不同的溫度梯度模式所得結(jié)果相差巨大，因此對(duì)混凝土箱梁的溫度場進(jìn)行試驗(yàn)觀測與分析研究對(duì)工程實(shí)用是

2、非常有價(jià)值的。
　　針對(duì)長期困擾工程設(shè)計(jì)中的混凝土箱梁溫度分布與溫度應(yīng)力的問題，本文對(duì)牛角坪特大橋進(jìn)行了連續(xù)一年的現(xiàn)場實(shí)地觀測。本文根據(jù)實(shí)測的數(shù)據(jù)對(duì)溫度和相應(yīng)溫差按照最小二乘法進(jìn)行回歸數(shù)據(jù)分析，數(shù)理統(tǒng)計(jì)出了混凝土箱梁的溫度場分布規(guī)律，并通過和基于混凝土箱梁表面熱交換平衡理論的溫度場數(shù)值仿真分析比較，據(jù)此來得到一種較為準(zhǔn)確的混凝土箱梁溫差的梯度模式。并利用ANSYS二次開發(fā)技術(shù)，開發(fā)出了和ANSYS風(fēng)格一致的針對(duì)混凝土溫度場的可視化

3、漢化模塊。
　　本文對(duì)混凝土箱梁溫度場研究的方法，主要是通過采用現(xiàn)場實(shí)測與數(shù)值模擬計(jì)算相結(jié)合來進(jìn)行分析。首先在現(xiàn)場實(shí)測得到混凝土箱梁溫度場，然后對(duì)箱梁溫度場進(jìn)行數(shù)值仿真分析，并將實(shí)測結(jié)果與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得到了以下的一些初步結(jié)論：
　　1）在日照作用下，無道碴無枕木的鐵路橋的混凝土箱梁沿梁高、梁寬方向存在很大的溫度梯度，沿箱梁梁寬方向的溫度梯度可達(dá)15℃，沿箱梁梁高方向的溫度梯度可達(dá)20℃。
　　2）從寒流來臨時(shí)

4、的實(shí)測數(shù)據(jù)分析得出，當(dāng)外界溫度發(fā)生很大變化時(shí)，混凝土箱梁內(nèi)部溫度變化存在大約6小時(shí)的滯后時(shí)間。
　　3）橋梁的縱向方向，位于不同箱梁截面的相同位置測點(diǎn)的溫度變化規(guī)律基本一致，如果從工程實(shí)用的角度來考慮，是可以忽略沿橋梁縱向方向的溫差影響。因此在進(jìn)行現(xiàn)場箱梁溫度場的測試時(shí)，溫度傳感器主要沿箱梁橫截面布置。
　　4）通過與實(shí)測數(shù)據(jù)的對(duì)比分析表明：基于混凝土箱梁表面熱交換平衡理論對(duì)混凝土箱梁進(jìn)行溫度場數(shù)據(jù)模擬分析，是可以達(dá)到理想的

5、精度用來指導(dǎo)工程實(shí)踐。
　　5）混凝土箱梁壁板超過一定的厚度時(shí)，沿箱梁板厚的溫差分布可以用相同的指數(shù)函數(shù)來表示。然而溫差指數(shù)系數(shù)收斂時(shí)的壁板厚與鐵路橋混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范中的0.26m有一定的差別?，F(xiàn)行規(guī)范中只給出了板厚0m-0.26m的溫差指數(shù)系數(shù)，本文建議板厚每增加0.05m，給出0.26m至0.5m所對(duì)應(yīng)的板厚溫差指數(shù)的取值。
　　6）通過實(shí)例計(jì)算表明，用ANSYS二次開發(fā)作為開放平臺(tái)自行編制出的箱梁溫度場計(jì)算程序，操作簡易