混凝土空心橋墩的日照溫度場及其效應(yīng)研究.pdf

1、混凝土橋梁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)產(chǎn)生隨時(shí)間變化的非線性溫度分布，由此產(chǎn)生溫差應(yīng)力和溫度變形。在某些情況下，由于這種溫度荷載產(chǎn)生的溫差應(yīng)力比其他荷載產(chǎn)生的應(yīng)力還要大，導(dǎo)致混凝土橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，從而嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的正常使用，甚至危及結(jié)構(gòu)的安全。因此，研究分析混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的溫度荷載和溫差應(yīng)力，對(duì)控制橋梁結(jié)構(gòu)的裂縫是十分重要的。
　　 本文以鐵道部重點(diǎn)科技項(xiàng)目“山區(qū)高速鐵路橋梁高墩結(jié)構(gòu)

2、設(shè)計(jì)技術(shù)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(jié)合橋墩模型日照溫度場觀測試驗(yàn)，對(duì)混凝土空心橋墩的日照溫度效應(yīng)問題進(jìn)行了較為深入的研究，主要研究工作及結(jié)論總結(jié)如下：
　　 論文采用ANSYS軟件建立了較為精細(xì)的日照溫度場分析模型及邊界條件模型，通過對(duì)橋墩節(jié)段模型日照溫度場有限元計(jì)算結(jié)果與實(shí)測溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了ANSYS計(jì)算模型及傳熱邊界條件的準(zhǔn)確性和適用性。對(duì)背景橋梁12＃橋墩進(jìn)行了日照溫度場

3、分析，得到了橋墩各壁板內(nèi)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(duì)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(guān)系。
　　 對(duì)橋墩日照橫向溫差應(yīng)力的分布和變化規(guī)律進(jìn)行了研究，分析了橋墩截面尺寸及倒角對(duì)橫向溫差應(yīng)力的影響。日照橫向溫差應(yīng)力的計(jì)算應(yīng)考慮雙向溫差組合，且下午的雙向溫差作用對(duì)橫向溫差應(yīng)力的影響比上午更為顯著。橋墩各壁板厚度的變化對(duì)截面橫向溫差應(yīng)力影響較大

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