高性能混凝土箱梁日照溫度場與溫度效應(yīng)研究.pdf

1、暴露于自然環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)，長期經(jīng)受自然界日照輻射和氣溫變化等劇烈作用。由于混凝土結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)性能差，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部將產(chǎn)生復(fù)雜的溫度場，由此產(chǎn)生溫度變形。當(dāng)溫度變形被結(jié)構(gòu)的內(nèi)、外約束阻礙時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的溫度應(yīng)力?；炷两Y(jié)構(gòu)日照溫度場和溫度效應(yīng)是一個(gè)尚未很好解決的問題。
　　 在橋梁結(jié)構(gòu)中，隨著對土木工程功能與性能要求的提高，出現(xiàn)一些新型截面的混凝土箱梁，由于其截面形式與一般規(guī)則截面箱梁不同，其溫度場和溫度效應(yīng)也有特殊之處。但是

2、現(xiàn)有混凝土箱梁溫度場和溫度效應(yīng)的研究成果主要是針對一般規(guī)則的公路和鐵路箱梁，因此有必要對這些新型截面混凝土箱梁的溫度場和溫度效應(yīng)展開研究。此外，高性能混凝土大量應(yīng)用于混凝土箱梁，高性能混凝土與普通混凝土在其熱物理指標(biāo)上與普通混凝土有明顯差別，而熱工參數(shù)是計(jì)算溫度場和溫度效應(yīng)的關(guān)鍵因素，為保證計(jì)算結(jié)果的可靠性，必須對高性能混凝土的熱工參數(shù)進(jìn)行研究。本文以上海地區(qū)某新型截面高性能混凝土箱梁為研究對象，對其日照條件下溫度場和溫度效應(yīng)進(jìn)行深入研

3、究，主要研究內(nèi)容如下：
　　 (1)通過對該新型截面高性能混凝土箱梁的長期(2年)現(xiàn)場試驗(yàn)，得到該新型截面混凝土箱梁溫度場分布與溫度效應(yīng)不同于以往規(guī)則截面混凝土箱梁的變化特征，并結(jié)合試驗(yàn)總結(jié)了混凝土箱梁溫度場和溫度效應(yīng)的長期測試方法。
　　 (2)通過高性能混凝土導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)研究，得出不同參數(shù)對高性能混凝土導(dǎo)熱系數(shù)的影響規(guī)律?；诙S熱傳導(dǎo)方程，利用差分法建立影響混凝土箱梁溫度場和溫度效應(yīng)的熱工參數(shù)反演分析方法，并根

4、據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)和反演方程確定該高性能混凝土箱梁相關(guān)熱工參數(shù)的取值。
　　 (3)氣象參數(shù)是分析日照環(huán)境下混凝土箱梁溫度作用的關(guān)鍵參數(shù)之一。以上海地區(qū)氣象數(shù)據(jù)為參考，研究影響混凝土箱梁日照溫度場的氣象參數(shù)的變化規(guī)律。特別對太陽輻射提出了直接輻射強(qiáng)度和散射輻射強(qiáng)度逐時(shí)計(jì)算方法，以用于混凝土箱梁溫度場分析時(shí)熱邊界條件的確定；通過氣象資料的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，得到相關(guān)氣象參數(shù)的概率分布模式，并得到具有一定重現(xiàn)期的代表值。
　　 (4)

5、通過混凝土箱梁溫度場有限元仿真分析驗(yàn)證了本文提出的太陽輻射逐時(shí)計(jì)算方法以及熱工參數(shù)反演方法的準(zhǔn)確性與可靠性。通過變參數(shù)研究，研究不同的參數(shù)(梁走向、熱工參數(shù)以及截面形式等)對混凝土箱梁溫度變形的影響規(guī)律，進(jìn)而對混凝土箱梁抗溫度設(shè)計(jì)提出建議。
　　 (5)采用各國規(guī)范溫差分布模式進(jìn)行溫度效應(yīng)比較計(jì)算，對各規(guī)范模式用于新型截面混凝土箱梁的適用性進(jìn)行評估。在實(shí)測數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，采用平穩(wěn)二項(xiàng)隨機(jī)過程模型，建立混凝土箱梁溫度作用的分析方法