混凝土箱梁和空心高墩溫度場(chǎng)及溫度效應(yīng)研究.pdf

1、混凝土結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱性能差，其表面與外界發(fā)生輻射、對(duì)流等熱交換的作用下，表面溫度迅速上升或者降低，但結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度仍處于原來(lái)狀態(tài)；再者，當(dāng)出現(xiàn)寒潮時(shí)，混凝土表面溫度突然降低，而混凝土內(nèi)部會(huì)保持原來(lái)溫度，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差很大，在混凝土結(jié)構(gòu)中形成較大的溫度梯度。這種溫差會(huì)產(chǎn)生溫度變形，當(dāng)結(jié)構(gòu)受到內(nèi)、外約束阻礙時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的溫度應(yīng)力。這種溫度應(yīng)力和變形直接影響到混凝土結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和適用性。本文以鐵道部重點(diǎn)科技課題——艱險(xiǎn)困難山區(qū)高

2、速鐵路橋梁關(guān)鍵技術(shù)研究中的第5個(gè)子課題為研究背景，主要工作如下：
　　根據(jù)傳熱學(xué)、天文學(xué)、太陽(yáng)能物理學(xué)的理論，全面考慮混凝土結(jié)構(gòu)與外界之間的熱交換邊界，建立橋梁結(jié)構(gòu)日照溫度場(chǎng)分析理論模型。采用APDL參數(shù)化建立箱梁空間有限元溫度場(chǎng)分析模型進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)其準(zhǔn)確性進(jìn)行評(píng)價(jià)。分析了初始條件的定義對(duì)混凝土內(nèi)部克服初始溫度場(chǎng)，達(dá)到熱穩(wěn)態(tài)波動(dòng)時(shí)間的影響。
　　設(shè)計(jì)、制作幸福源水庫(kù)實(shí)橋12＃橋墩高度中部截面高度1米的1：1節(jié)段模型和不同壁

3、板厚度的橋墩模型，進(jìn)行模型試驗(yàn)。用APDL參數(shù)化建立橋墩有限元溫度場(chǎng)分析模型，分析了橋墩方位角度、導(dǎo)熱系數(shù)、大氣透明度和壁板厚度對(duì)橋墩溫度場(chǎng)分布的影響。通過(guò)將實(shí)際測(cè)試結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果、有限元計(jì)算結(jié)果相對(duì)比分析，最終得到混凝土空心橋墩沿壁厚的溫差曲線(xiàn)模式。
　　針對(duì)混凝土箱梁，通過(guò)改變壁板的厚度對(duì)其溫度場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，提出了頂板和腹板厚度越大（頂板≥50cm，腹板≥40cm）時(shí)，溫差曲線(xiàn)才趨于穩(wěn)定。而我國(guó)鐵路規(guī)范在定義溫差曲線(xiàn)的時(shí)候是

4、當(dāng)頂板、腹板壁厚≥26cm時(shí)，指數(shù)系數(shù)a'值就穩(wěn)定在10。
　　針對(duì)公路混凝土箱梁，通過(guò)對(duì)比計(jì)算混凝土鋪裝層、50mm瀝青混凝土鋪裝層和100mm瀝青混凝土鋪裝層這三種情況下，頂板表面點(diǎn)的溫度大小，提出了50mm瀝青混凝土鋪裝層反而使得箱梁的豎向溫度梯度不利，建議50mm瀝青混凝土鋪裝的1T值取為27。提出了公路混凝土箱梁上有鋪裝層時(shí)，其豎向溫度場(chǎng)的簡(jiǎn)化半解析算法。
　　通過(guò)分析截面形狀和尺寸、截面倒角對(duì)溫度應(yīng)力的影響發(fā)現(xiàn)，