沥青铺装层对钢--砼组合梁桥温度场及温度效应的影响研究

摘要

随着国民经济的快速发展，各地区人员往来频繁，人们对交通提出了更高的要求。为此国家正不断加大基础设施的建设，桥梁作为基础工程的重要组成部分，被广泛应用到铁路、公路等领域当中。近年来中国在桥梁工程建设领域取得了举世瞩目的成就，桥型也由单一的混凝土或者钢结构发展到钢-砼组合结构。钢-砼组合梁桥也因其自重轻，施工方便等方面的优势，得到了不断推广和应用。与单一材料结构的桥型不同，钢-砼组合梁桥处在自然环境时，其会因材料物理性能的差异，导致结构内部、结构与环境间的热传导变复杂。作为一种新型的组合桥型结构，有关其温度场、温度效应及其它有关的理论研究较少。加强对钢-砼组合梁桥的研究，符合社会经济发展及工程实际需要。本文将以现有的研究成果为基础，结合理论规范，研究组合结构桥面沥青铺装层对结构温度场及温度效应的影响。内容主要包括: 首先，文章介绍了钢-砼组合梁桥的产生、应用以及发展，并对现有的关于桥梁温度场理论研究成果以及不足之处进行了阐述，说明了桥梁结构温度场研究的重要性。其次对英、美、欧、中四国的温度梯度模型进行了简单陈述，并建立某在建钢-砼组合梁桥的ANSYS有限元全桥模型。因缺少不同厚度铺装层钢-砼组合梁桥实测温度数据，文章基于各国规范的温度梯度模型，计算在不同铺装层厚度结构的温度效应以及它们之间的差异。同时通过同一地域某钢-砼组合梁桥每月实测温度梯度，对该在建组合梁桥温度效应进行计算分析。结果表明:温度效应对组合结构受力影响明显，基于中、美规范分析得到混凝土桥面板的温度效应产生的拉应力过大，可能会出现开裂。另外利用ANSYS有限元Wokbench平台建立该组合桥中跨1/2截面模型，分析相同沥青摊铺温度不同摊铺厚度下结构温度场分布及变化特点。并通过绘制沥青摊铺散热集中时段内梁高方向的温度曲线，对竖直方向上最不利温度分布进行拟合。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1引言

1．2．1钢-砼组合梁桥的发展

1．2．2钢-砼组合梁桥的应用

1．3结构温度场及温度效应研究现状

1．3．1国外温度场及温度效应研究现状

1．3．2国内温度场及温度效应研究现状

1．3．3存在的问题

1．4本文研究的背景及内容

1．4．1研究背景

1．4．2研究的主要内容

第二章钢-砼组合梁温度场及其应力计算理论

2．1温度场的定义

2．2温度场影响因素的特点及分类

2．2．1温度场影响因素的特点

2．2．1温度场影响因素的种类

2．2．3结构自身对温度场的影响

2．3钢-砼组合梁桥温度场理论

2．3．1导热微分方程

2．3．2初始条件及边界条件

2．3．3近似值法

2．3．4半理论半经验法

2．4钢-砼组合梁桥温度应力计算理论

2．4．2基本假定

2．4．2温度应力分类及计算方法

2．5本章小结

第三章基于规范铺装层厚度对钢-砼组合梁温度效应影响

3．1概述

3．2各国规范关于温度梯度的规定

3．2．1英国BS 5400规范温度梯度模型

3．2．2欧洲BSEN 1990规范温度梯度模型

3．2．3美国AASHTO规范温度梯度模型

3．2．3中国JTG60-2004规范温度梯度模型

3．3钢-砼组合梁桥实例有限元分析

3．3．1实桥模型简介

3．3．2控制位置温度值及材料参数

3．4温度梯度效应对比分析

3．4．1中、美及欧洲规范温度梯度对比分析

3．4．2实测温度梯度效应对比分析

3．5本章小结

第四章沥青摊铺时钢-砼组合梁桥温度场分析

4．1概述

4．2沥青摊铺过程中的边界条件

4．2．1沥青摊铺时结构边界条件

4．2．2沥青摊铺过程中层间边界条件

4．2．3其他边界条件

4．3模型建立过程及介绍

4．3．1模型边界处理及假定简化

4．3．2模型介绍

4．4模型计算结果分析

4．4．1温度场瞬态分析

4．4．2截面竖直方向温度场研究

4．4．3竖向最不利温度拟合

4．5本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录