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太阳辐射作用下混凝土箱梁桥温度分布和温度应力的研究
| 论文题名： | 太阳辐射作用下混凝土箱梁桥温度分布和温度应力的研究 |
| 关键词： | 混凝土箱梁桥;温度分布;温度应力;太阳辐射 |
| 摘要： | 混凝土桥梁在外界环境尤其是太阳辐射的作用下会产生非线性温度分布,由此引起的桥梁上部结构的应力与外荷载引起的效应相当,温度应力成为混凝土箱梁开裂的重要原因之一。但是由于问题的复杂性,在目前的桥梁设计中通常采用相对简化的理论和模型来计算温度效应,但简化的模型和计算方法有时会使计算结果与实际情况存在较大误差。本文针对太阳辐射作用下混凝土箱梁的温度场和温度应力计算方法展开了以下几方面的研究: 1.根据天文学以及传热学相关理论知识建立了混凝土箱梁日照温度场分析模型,并在应用一种实用太阳辐射强度计算方法的基础上系统地建立了热传递模型及其对应的边界条件。据此编制了可以针对箱梁日照条件下温度场进行分析的有限元计算接口程序,通过计算结果阐明了混凝土箱梁温度分布的特点。 2.为了研究各种环境因素对箱梁温度场的影响,并找出关键影响因素,本文通过改变程序中各参数的取值对箱梁日照温度场分布的影响因素进行了详细的分析,如太阳辐射强度、外界气温、桥梁走向、结构尺寸及材料参数等。经研究发现,太阳辐射强度是最关键影响因素,其他因素次之。 3.混凝土箱梁桥的温度应力由温度自应力和温度次应力组成。本文基于一个数学积分性质采用一种考虑泊松效应的方法来计算温度自应力,温度次应力则通过结构力学方法获得。公式推导过程和计算结果都表明:考虑泊松效应会对温度自应力计算结果有较大影响,传统的计算方法有时是偏不安全的。 本文应用有限元方法实现了太阳辐射作用下的混凝土箱梁温度场的计算,并分析了其关键影响因素,又应用一种考虑泊松效应的温度应力计算法对箱梁温度应力的大小和特点进行了研究,实现了混凝土箱梁温度效应的分析。本文研究内容与结论可为桥梁设计中温度效应的计算提供一定的参考。 |
| 作者： | 李伟 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 李林安 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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