白沙洲大桥主塔温度应力分析

摘要

暴露在自然环境中斜拉桥,受到环境气温、太阳辐射、风、雪等因素的作用,其温度场发生周期性的变化,导致结构温度变形和温度力的出现。有时温度变形和温度力达到甚至超过了恒载或活载产生的变形和内力,严重降低结构的使用性能。
　　本论文以武汉白沙洲大桥为工程背景,主要研究外界环境对斜拉桥桥塔温度场的影响以及评价变温场对结构的影响。通过收集武汉地区的气象资料,运用有限元程序计算桥塔在太阳辐射和外界气温下作用下的温度场,分析桥塔温度场分布规律以及温度场随时间变化规律。从太阳辐射、热对流及热传导的基本原理出发,利用傅立叶热传导偏微分方程,结合等效综合室外温度的方法确定的索塔塔壁外侧的第三类边界条件,以及塔体内部边界条件,计算对结构影响最不利的瞬态温度场。从而研究白沙洲大桥桥塔在太阳辐射极值的状态下,夏季和冬季的塔体日照瞬态温度场,并采用耦合的方法研究相对应的温度自生应力。
　　最后,本文对斜拉桥桥塔施工过程中的水化热做一些探讨,根据热传导有限单元法原理,运用有限元软件ANSYS建立三维分析模型,进行温度应力分析,得到温度场分布特点以及温度应力发展规律,并提出防止开裂的措施。

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1 绪论

1.1 研究背景及国内外研究现状

1.2 混凝土结构的温度效应

1.3 工程背景及主要研究工作

2 导热定律与混凝土热工参数

2.1导热基本定律

2.2 混凝土热工参数

3 温度场及温度应力的有限元分析理论

3.1斜拉桥桥塔温度场介绍

3.2 国内外有关温度梯度模式的规定

3.3 温度场的有限元理论

3.4 本章小结

4 斜拉桥桥塔日照温度场及其应力分析

4.1 白沙洲大桥桥塔日照参数分析

4.2 白沙洲大桥桥塔日照等效综合温度

4.3 白沙洲大桥桥塔日照温度场分析

4.4 白沙洲大桥桥塔日照温度应力分析

4.5 本章小结

5 水化热分析

5.1 水泥水化热与混凝土绝热升温

5.2 白沙洲大桥桥塔水化热有限元分析

5.3 水化热预防措施

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献