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混凝土箱梁温度场与温度效应有限元分析
| 论文题名： | 混凝土箱梁温度场与温度效应有限元分析 |
| 关键词： | 混凝土箱梁桥;温度场测试;寒潮强度;温度应力;有限单元法 |
| 摘要： | 梁桥是桥梁结构中的一种古老的结构体系,在已有的大跨预应力混凝土梁桥中,横截面大多采用了箱形截面。箱梁在日照升温和骤然降温作用下的变形受到约束时,就会产生相应的内外约束应力,即所谓的温差应力。当应力较大时,因其带来的变形与裂缝问题将对桥梁结构的安全构成威胁。本文以贵广线幸福源水库双线特大桥为工程背景,对其在日照升温、骤然降温(包括日落降温和寒潮降温)等因素综合作用下的温度场和温度效应进行了分析研究。 论文的主要研究工作如下: ①对背景桥梁横截面的温度场进行了现场实测。介绍了箱梁温度场的测试方案;对箱梁在日照升温、日落降温以及寒潮降温作用下的实测数据进行了详细的分析;总结了箱梁在各因素下温度场随时间的变化规律;为温度场的有限元仿真分析提供了宝贵的实测数据。 ②介绍了计算温度场和温度应力的有限元理论。介绍了热传导的基本理论,包括傅立叶热传导微分方程和求解方程的定解条件;在变分原理的基础上,介绍了计算不稳定温度场的有限单元法;通过空间温度应力问题的基本方程的建立,介绍了求解弹性温度应力问题的有限元法。为箱梁温度场和温度应力的分析奠定了理论基础。 ③利用ANSYS有限元软件进行了温度场和温度效应的数值模拟。根据第一类边界条件,利用实测数据建立了二维有限元模型,对箱梁在日照升温、日落降温以及寒潮降温作用下的温度场进行了数值模拟;编制了以第二类和第三类边界条件为基础的参数化批处理命令流,对比了数值分析结果与现场实测结果,验证了数值分析的准确性和可靠性;通过数据整理和线性回归,拟合出了箱梁截面沿梁高和梁宽的温差变化曲线;建立空间有限元模型,根据温度场计算结果与拟合曲线,对箱梁在日照作用下的横向温度应力和纵向温度应力进行了分析。 ④对箱梁在骤然降温作用下的温度效应进行了分析。通过引入寒潮强度,构造了四种不同寒潮强度的工况;按第三类边界条件建立参数化有限元模型,通过改变寒潮强度相关参数,对不同工况下的温度效应进行了定量对比分析。 |
| 作者： | 陈泗瑶 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 张亮亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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