小半径曲线桥梁的梯度温度效应研究

摘要

混凝土结构处在自然环境下，受到太阳辐射和大气气候变化等环境温度的影响，会引起桥梁结构内部的梯度温度分布，从而产生温度应力和温度位移。统计资料和研究表明，混凝土结构尤其是小半径曲线桥梁结构出现的支座脱空、梁体翘曲和在曲线梁体顶板出现纵向裂缝等不良现象，均和温度作用有关。
　　我国幅员辽阔，气候复杂。因此在不同地区修建的桥梁，桥梁结构的温度场也各不相同，而我国现行《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中对温度场的规定只和结构形式相关，不能够很好的反映桥梁所处环境的温度变化情况。所以对不同气候环境对桥梁的影响研究就势在必行。
　　论文采用基于空间实体结构的有限元数值方法，利用ABAQUS程序建立了小半径预应力混凝土曲线桥梁的数值模型，对ABAQUS程序进行了一定程度的二次开发，使得梯度温度场的计算成为可能。本文的主要研究了不同梯度温度场对该类桥梁力学性能的影响规律，并探讨曲率半径R变化对温度效应的影响。具体的研究内容如下：总结国内外关于温度场的规定和主要理论研究成果，以及用于曲线桥温度作用效应方面计算的理论，为后期的结构分析提供理论支持；依托某小半径曲线桥梁，分析桥梁设计文件，并进行现场调查，确定空间三维有限元模型的建构方法，拟定几何形状、材料属性、边界条件等建模相关的初始条件；收集温度作用相关资料，确定温度作用的加载参数和加载方法。分析各国规范所规定的温度荷载对曲线梁桥主梁内力、切向和竖向变形等的影n向规律；分析了不同的曲率半径对温度效应的影响规律；在分析结果的基础上，提出了一些结构设计的建议。

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第一章 绪论

1.1 概述

1.2 国内外研究现状

1.3 ABAQUS的简介

1.4 本论文研究的意义和主要内容

第二章 小半径曲线箱梁桥上的梯度温度场荷载计算分析方法

2.1 梯度温度场的定义

2.2 梯度温度场选取原则

2.3 梯度温度场的种类

2.4 梯度温度场加载的数值实现.....

第三章 小半径曲线箱梁桥的模型建立

3.1 有限元建模的研究

3.2 ABABQUS/CAE的建模功能简介

3.3 工程概况

3.4 几何模型的建立

3.5 混凝土及钢筋的材料属性

3.6 有限元建模的单元选取

3.7 预应力钢筋、普通钢筋和混凝土主梁的装配组合

第四章 小半径曲线箱桥梁的梯度温度场作用分析

4.1 不同规范的温度梯度模式及使用用户子程序实现

4.1.1 各国规范的温度梯度模式简介

4.1.2 用户子程序实现

4.2 计算结果及分析

4.2.1 不同温度梯度作用下扭转变形

4.2.2 曲率半径影响对温度作用的影响分析

4.2.3 不同温度梯度作用下的顺桥向正应力结果及分析

4.2.4 不同温度梯度作用下的主应力结果及分析

4.2.5 曲率半径对主应力影响分析

第五章 本文工作结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的科研项目