原文传递
隔热混凝土铺装梁桥的温度场和温度应力研究
| 论文题名： | 隔热混凝土铺装梁桥的温度场和温度应力研究 |
| 关键词： | 混凝土桥;箱梁桥;隔热铺装层;温度场;温度应力 |
| 摘要： | 处在外界环境中的混凝土梁桥，除承受结构自重和车辆、行人等移动荷载外，还会长期经受太阳日照辐射和大气温度变化等剧烈作用。在混凝土梁桥中，根据现行公路与桥梁设计规范规定的温度梯度值计算其温度应力，在某些跨径和跨数条件下，温度梯度作用产生的应力，接近甚至超过移动荷载所产生的应力。为了抵抗由温度作用产生的应力，需要配置大量的预应力钢筋或普通钢筋。基于此研究背景，本文提出一种采用隔热混凝土作为桥面铺装层的方法，通过降低桥面铺装层的导热系数，降低温度梯度数值，从而降低主梁的温度应力，可大幅度降低工程造价。 本文从传热学、太阳物理学、热弹性理论和结构分析理论出发，利用数值模拟和理论推导方法，对设有隔热混凝土铺装层的混凝土箱梁桥的温度场和温度应力进行深入细致地研究，旨在揭示设有隔热混凝土铺装层的混凝土箱梁桥的日照温度场和温度应力特点、规律及其对结构行为的影响，为该类桥梁的设计提供理论依据。本文的主要工作及研究成果如下: (1)以3*28m连续箱梁桥为研究对象，以ANSYS有限元分析软件为工具，建立了包括隔热混凝土铺装层和混凝土箱梁的三维实体模型。在验证数值模型的可行性和准确性的基础上，对设有隔热铺装层的混凝土箱梁的温度场进行相关热物理参数（即隔热混凝土导热系数、厚度）的敏感度分析，基于最佳隔热效果优化相关参数。结果表明:隔热层参数变化对箱梁项板温度场产生显著影响，而对其他部位影响较小。通过参数优化对比分析发现，当隔热层厚度为10cm时，箱梁顶板的温度分布较为均匀，沿其高度方向的温度梯度较小，隔热降温效果较为理想。 (2)总结数值模拟结果及上述分析，得出设有隔热混凝土铺装层的混凝土箱梁温度场的温度梯度模式，并对其适用性提出相关建议。 (3)对设有隔热层混凝土箱梁的温度应力进行参数（即隔热层导热系数、厚度）的敏感度分析，研究纵、横桥向的温度应力，基于最佳隔热效果优化相关参数。结果表明:隔热层参数变化对箱梁横、纵向温度应力影响显著。通过参数优化对比分析发现，当隔热层厚度为10cm，导热系数为0.3W/(m·K)时，可以显著地改善箱梁的受力状态。 (4)进一步研究在箱梁中使用隔热混凝土铺装层带来的社会经济效益，说明其对改善箱梁结构受力状况和提高经济效益方面的有利影响。以3*28m连续箱梁桥为例，重点进行经济性对比，对其应用前景做出展望。 |
| 作者： | 范海东 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 潘盛山 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
