波纹钢腹板箱梁温度场与应力场的数值分析与实测研究

摘要

波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁是一种新型钢-混桥梁组合结构形式，相比传统混凝土桥梁，它结合材料特性，利用钢板抗剪和混凝土抗弯，充分发挥材料利用率，降低结构自重，便于运输和施工，经济美观，并且解决普通混凝土箱梁腹板开裂问题，提高结构耐久性。波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁的众多优点使其成为我国桥梁建设中一种较好的选择。
　　目前国内鲜有专门关于波纹钢腹板箱梁温度效应的研究，由于材料自身特性，钢材导热性良好，而混凝土由于热惰性，内部温度增长缓慢，截面温度梯度变化不均，因此，对于波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁这种特殊桥梁结构进行专门温度效应的研究是十分必要的。
　　本文以吉安深圳大桥为工程背景，对波纹钢腹板预应力箱梁的温度场和应力场进行了理论分析和实测研究，其中主要工作与成果如下：
　　1）简要介绍了波纹钢腹板预应力组合箱梁相关的国内外研究现状以及有关桥梁设计规范中对于温度效应问题的具体规定，详细论述了在空气对流及太阳辐射作用下的自然环境中箱梁温度场有限元计算的理论模型。
　　2）以井冈山经济技术开发区深圳大桥一段预制箱梁的实测数据为依据，对其温度场和应力场进行ANSYS模拟分析。
　　3）结合ANSYS模拟分析结果与实测数据，得到波纹钢腹板箱梁温度梯度。

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主要符号说明

第一章 绪论

1.1 概述

1.2 箱梁温度场研究现状

1.3 国内外桥梁设计规范有关温度效应的规定

1.4 本文研究内容

第二章 波纹钢腹板箱梁温度场理论模型及参数确定

2.1 概述

2.2 热传递方程式

2.3 箱梁外部辐射——太阳辐射

2.4 边界条件

2.5 材料热物性参数确定

第三章 波纹钢腹板箱梁温度场计算

3.1 有限元分析概述

3.2 瞬态温度场有限元方程组

3.3 插值函数

3.4 等参元的数值分析

3.5 温度场求解

第四章 波纹钢腹板箱梁应力场计算

4.1 概述

4.2 温度自应力

4.3 温度次应力

4.4 温度总应力

第五章 ANSYS热力学数值分析与实测研究

5.1 概述

5.2 ANSYS热力学分析

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

附录A 干空气的热物理性质

附录B 高斯求积公式中的积分点坐标与加权系数

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢