鐵路橋墩溫度效應有限元分析.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、橋梁從施工階段到運營階段,由于水化放熱和暴露在自然環(huán)境中,都不可避免得要受到周圍環(huán)境氣溫以及日照、寒潮等因素的影響而產生溫度效應,但因其不能準確計算而被簡化考慮。隨著科學和技術的發(fā)展,越來越多的橋梁開裂甚至坍塌的事故被證實與溫度效應考慮不周全有關。目前國內外對箱形主梁的溫度效應做了深入研究,但是對于鐵路橋墩溫度效應的研究相對較少。因此,對鐵路空心墩的溫度效應進行深入、細致的研究是必要的。本文以襄渝線牛角坪雙線特大橋科學研究和試驗驗證這一

2、科研課題為背景,對水化熱、日照和寒潮作用對橋墩的影響做了具體分析,并與試驗進行對比。在本文的研究中主要內容和結論如下:(1)利用溫度場反算熱力學參數(shù)。(2)根據(jù)熱傳導有限單元法原理,運用有限元軟件ANSYS建立三維分析模型,將計算結果與試驗結果進行對比分析,并進行溫度應力分析,得到溫度場分布特點以及溫度應力發(fā)展規(guī)律,并提出防止開裂的措施。(3)運用ANSYS有限元程序,對試驗過程中的分層澆筑,間歇時間,拆模時間等影響混凝土內外溫差的各種

3、參數(shù)進行系統(tǒng)研究,得出相關結論,為施工安排提供一定參考。(4)根據(jù)試驗采用有限元分析程序,進行日照作用下橋墩的溫度場和溫度應力分析,并與實驗結果進行對比。根據(jù)溫度應力計算理論,采用解析方法進行計算,并與有限元計算結果進行對比分析,得到溫度場分布特點以及溫度應力發(fā)展規(guī)律。(5)對不同壁厚的橋墩模型進行分析得出不同壁厚的橋墩的溫度場以及溫度應力分布特點:沿壁板厚度方向溫度分布不均勻,一般沿壁厚方向的溫差分布為一指數(shù)曲線;隨著壁厚的增加,內外

4、溫差以及外壁的壓應力也有所增大;同時由于通氣孔的存在,內壁表面溫度反而比靠近墩壁內側的溫度高,因而內壁拉應力并非最大,甚至有時為壓應力。(6)結合《鐵路橋涵設計基本規(guī)范》的規(guī)定,運用ANSYS高級分析中的優(yōu)化設計對通氣孔的直徑、布置進行優(yōu)化設計,得到最優(yōu)方案:通氣孔直徑0.20-0.30m,交錯布置,間距4.5-5m,為設計施工提供一定的參考。(7)根據(jù)內部加熱的逆向試驗方法來模擬寒潮,運用ANSYS進行試驗模擬,并采用經(jīng)驗公式進行計算

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