柱板式空心墩温度场与温度效应试验研究

摘要

柱板式空心墩是近来桥梁设计中所采用的一种新型桥墩构造形式，自然环境中混凝土空心墩受太阳辐射、寒潮降温、气温变化等因素影响将产生不利的温度效应。但目前规范中关于温度场与温度应力的规定仅局限于上部结构，缺少对桥墩结构温度场的研究。因此，应对新型柱板式空心墩温度场与温度效应进行试验与研究。　　本文以纵目沟特大桥5＃桥墩作为工程背景，结合桥墩温度场的现场观测数据，分析研究了日照辐射与寒潮降温作用对柱板式空心墩的影响。本文主要研究内容与成果如下：　　①分别选取夏季与冬季中桥墩温度场观测代表性数据进行分析，绘制桥墩温度测点变化曲线，分析各测点随时间及沿壁厚与沿墩高方向的变化规律；　　②假定空心墩沿壁厚温差曲线按指数函数分布，对实测数据进行函数拟合，提出适合西北地区或与西北地区气候相似区域的柱板式空心墩正负温度梯度参数建议值，并通过误差分析，证明了参数取值的合理性；　　③根据桥墩温度场实测数据反算热力学参数，参考国内外研究资料，对桥墩热-结构分析的物理参数取值进行了计算；　　④根据温度场实测数据并结合规范方法合理确定桥墩温度荷载，利用有限元软件ANSYS中三维瞬态热-结构耦合分析功能，进行柱板式空心墩在日照辐射和寒潮降温作用下的温度场与温度应力分析，得到温度应力分布规律。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 桥梁温度场与温度效应研究现状

1.3 空心墩温度场研究中存在的问题

1.4 工程背景及各章节研究内容

2 温度场与温度应力计算分析理论

2.1 热传导分析基本原理

2.2 温度场分析的有限元法

2.3 温度应力分析的有限元法

2.4 本章小结

3 柱板式空心墩温度场测试与温度分布模式

3.1 温度场测试方案

3.2 温度场实测数据结果分析

3.3 温度梯度模式统计分析

3.4 本章小结

4 柱板式空心墩温度场有限元分析

4.1 桥墩控制温度荷载

4.2 混凝土热-结构物理参数

4.3 柱板式空心墩温度场计算

4.4 本章小结

5 柱板式空心墩温度应力分析计算

5.1 柱板式空心墩温度应力

5.2 桥墩约束条件模拟

5.3 温度应力分析结果

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 本文主要研究结论

6.2 需进一步研究的问题

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果