大跨度曲线预应力混凝土箱梁温度场及温度效应研究

摘要

随着高等级公路和城市立交的发展，曲线箱梁因能很好地满足地形和路线设计的需要而被广泛地应用。温度作用是引起曲线箱梁病害的一个重要因素。因此，分析曲线箱梁温度场和温度效应颇具实际意义。
　　本文以长丰大道工程L14联曲线箱梁为实例工程，利用有限元软件Ansys建立了实体模型，并结合桥址实际气象情况，分析了曲线箱梁在年温变化、日照辐射以及骤然降温三种类型温度荷载下的温度场和温度效应。具体内容有以下几个方面：
　　（1）介绍了国内外混凝土箱梁结构温度问题研究的现状；总结了混凝土箱梁温度场和温度效应相关的基础理论。
　　（2）讨论了不同幅度的整体升温和降温下曲线箱梁温度变形位移和应力情况，同时对比了箱梁顶板局部升温时的温度效应。整体温度变化下箱梁变形位移和应力随温度幅度线性变化；整体升温时箱梁处于“外侧受拉，内侧受压”的应力状态，在整体降温时处于“外侧受压，内侧受拉”的应力状态；顶板升温时梁体会产生很大应力，而且箱梁竖向变形位移有很大的改变。
　　（3）分析了曲线箱梁在骤然降温和一定日照辐射下温度场和温度效应。骤然降温时箱梁“边跨下挠，中跨上拱”，日照辐射下箱梁“边跨上拱，中跨下挠”；骤然降温时翼缘板出现很大拉应力，日照辐射下跨中底板拉应力较大，均容易产生温度裂缝。
　　（4）以跨中和支点截面为研究对象模拟了温度场日间随时间变化过程，比较了板厚不同对温度分布的影响。夏季日间箱梁顶板表面温度波幅最大，可达24℃；顶板内部温度比表面滞后2小时左右；日间箱梁内表面温度一直以相对稳定速率上升，顶、底板厚度越大，箱梁内表面温度变化幅度越小。
　　（5）改变曲线箱梁支承布置方式，得到四种约束方式，并利用Ansys对比分析了四种情况下箱梁整体升温荷载作用下的效应。中间墩采用单点支座约束会降低桥梁横向稳定性；不同墩处同时约束曲线箱梁切向位移会导致较大梁内应力；固定支座应设置到曲线箱梁中间桥墩处以减小梁端温度位移。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外桥梁温度问题研究现状

1.3目前曲线箱梁温度研究存在的问题

1.4本文主要研究内容

第2章 混凝土箱梁温度场及其效应的分析理论

2.1引言

2.2温度荷载形成与类型

2.3混凝土结构的热物理特性

2.4温度场的计算理论

2.5混凝土箱梁的温度效应

2.6本章小结

第3章 整体和局部温度作用下曲线箱梁效应分析

3.1工程背景

3.2曲线箱梁有限元模型

3.3曲线箱梁整体升温分析

3.4曲线箱梁整体降温分析

3.5 曲线箱梁顶板升温分析

3.6本章小结

第4章 内外温差条件下曲线箱梁温度场及温度效应

4.1引言

4.2温度边界条件及模型参数确定

4.3内外温差条件下箱梁温度场

4.4内外温差条件下箱梁温度效应

4.5日照下箱梁截面温度场分析

4.6本章小结

第5章 不同支承形式的曲线箱梁温度效应分析

5.1引言

5.2曲线箱梁支座布置方式

5.3曲线箱梁温度效应对比分析

5.4本章小结

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文和参加的科研项目