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铁路PC部分斜拉桥温度场与温度效应分析
| 论文题名： | 铁路PC部分斜拉桥温度场与温度效应分析 |
| 关键词： | 铁路斜拉桥;温度场;温度应力;箱梁温度梯度;索梁温差;整体变温 |
| 摘要： | 部分斜拉桥是一种由多种构件共同组成的，结构形式复杂的高次超静定结构，在太阳辐射与气温变化的等因素共同作用下会产生主梁非线性温差、斜拉索与主梁温差和整体升降温等温度问题，这些作用会对部分斜拉桥产生不利的应力与变形。在桥梁结构中由温度荷载引起的应力可能与活载引起应力相当，加之部分斜拉桥结构复杂，材料导热性能不一致，因此部分斜拉桥温度效应更加突出。目前有关铁路PC部分斜拉桥温度问题的文献还很少，需要进行深入研究。本文依托广佛环线东平水道大桥项目，对铁路PC部分斜拉桥存在的主要温度问题:箱梁温度梯度、索梁温差、整体变温进行了分析。 本文主要通过建立箱梁温度场完成对箱梁温度梯度的研究，主要工作如下: (1)根据天体物理学相关公式和传热学等方面理论，综合考虑桥梁方位角、气温、日序、大气透明度等对短波辐射、长波辐射与对流换热的影响，采用Python编程软件建立了适用于部分斜拉桥混凝土箱梁温度场的瞬态边界条件数组，即空气介质综合温度数组。 (2)采用ANSYS建立了忽略主梁纵向热传导的二维热分析模型，以空气介质综合温度为边界条件，进行了箱梁截面的热分析，得到了各时刻箱梁截面温度分布;进而求得截面沿梁高方向与沿梁宽方向的最不利温差，并与铁路规范做了对比。 (3)利用平面应变单元模型，采用间接耦合方法求解了横向温度应力与纵向温度自应力;通过MIDAS/CIVIL软件建立的全桥梁单元模型，根据变形一致原理求得非线性温度梯度的等效线性温差，进而求得纵向温度次应力。 (4)通过对比分析，研究了太阳辐射、气温变化、导热系数变化以及不同悬高比对于箱梁温度分布的影响。 本文对于索梁温差、整体变温的研究采用如下方法: 利用MIDAS/CWIL梁单元模型，对部分斜拉桥的成桥阶段和最大悬臂施工阶段的索梁温差以及由于季节性变温导致的全桥整体升温、降温进行了有限元计算，分析了索梁温差和整体升降温对主梁应力、变形以及斜拉索索力的影响。 |
| 作者： | 李洪学 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 祝兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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