幸福源水库双线特大桥空心高墩温度场试验研究

摘要

随着桥梁建设的飞速发展，桥梁跨度的不断增大，桥墩结构愈发朝高、薄方向发展。然而这种高大桥墩在自然环境温度的不断变化中会产生温度应力，因此而造成的事故损失极为严重。通过人们半个世纪的努力，已经对温度场有了全局性的认知，并将研究结果编入规范。然而规范中仅对箱梁的温度场和温度应力做了明确的规定，而对桥墩温度场没有确切的说明。为了满足工程需要，对桥墩温度场的研究迫在眉睫。
　　 本文依托铁道部重点科研项目--高速铁路高墩结构温度应力影响及分析，以贵广线铁路幸福源水库双线特大桥为工程背景。本文主要采用模型试验的方法，重点研究混凝土空心高墩在日照和寒潮作用下的温度场，以及配筋率对桥墩温度场的影响。
　　 本文在试验中制作了1个原型桥墩的1/10缩尺模型和3个桥墩中部1m高的一段1:1的节段模型，其中3个节段模型有6个不同的配筋率。对缩尺模型，进行了在日照辐射和在模型内部加热来模拟寒潮作用下的温度数据观测，主要用于研究桥墩整体的温度场分布。对节段模型，进行了在日照辐射作用下的温度数据观测，主要用于研究温度沿壁厚的分布规律和配筋率对温度场的影响。同时运用有限元软件对所得试验数据进行验证分析。通过对1/10缩尺模型和1:1节段模型的观测数据进行统计分析，并运用最小二乘法拟合温差曲线，得出了以下一些初步结论：
　　 ①在日照作用下，东面内外温差值在11:00达到最大；西面内外温差值在18:00达到最大。且西面内外温差最大，计算时更不利。模拟寒潮作用下，南面的内外温差大于其余三面的内外温差，计算时更不利。
　　 ②在日照或者寒潮作用下，桥墩沿壁厚的温差按指数曲线分布，其公式可表示为：Ty=T0y·e-ay
　　 ③温度沿墩高的变化幅度与温度沿壁厚方向的变化幅度相比较小，在分析温度产生的温度效应时，可忽略不计。
　　 ④在本试验条件下，配筋率对温度场的影响较小。