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原文传递混凝土箱梁温度场观测与分析研究

论文题名：	混凝土箱梁温度场观测与分析研究
关键词：	铁路桥;混凝土箱梁;温度场;分布规律;数值仿真
摘要：	随着我国铁路建设的不断扩大，混凝土箱梁广泛应用于铁路上的桥梁。在桥梁的使用过程中，箱形混凝土梁常年暴露在外，长期受自然界气温的变化和日辐射、昼夜温差、寒流降温等恶劣环境的影响。而由于混凝土材料的导热性能较差，会在混凝土箱梁的截面上引起非线性温度分布。因此，在混凝土结构受到内、外约束阻碍时，将会产生很大的温度应力。然而在计算箱梁的温度应力时，使用不同的温度梯度模式所得结果相差巨大，因此对混凝土箱梁的温度场进行试验观测与分析研究对工程实用是非常有价值的。　　针对长期困扰工程设计中的混凝土箱梁温度分布与温度应力的问题，本文对牛角坪特大桥进行了连续一年的现场实地观测。本文根据实测的数据对温度和相应温差按照最小二乘法进行回归数据分析，数理统计出了混凝土箱梁的温度场分布规律，并通过和基于混凝土箱梁表面热交换平衡理论的温度场数值仿真分析比较，据此来得到一种较为准确的混凝土箱梁温差的梯度模式。并利用ANSYS二次开发技术，开发出了和ANSYS风格一致的针对混凝土温度场的可视化汉化模块。　　本文对混凝土箱梁温度场研究的方法，主要是通过采用现场实测与数值模拟计算相结合来进行分析。首先在现场实测得到混凝土箱梁温度场，然后对箱梁温度场进行数值仿真分析，并将实测结果与计算结果进行对比分析，得到了以下的一些初步结论：　　1）在日照作用下，无道碴无枕木的铁路桥的混凝土箱梁沿梁高、梁宽方向存在很大的温度梯度，沿箱梁梁宽方向的温度梯度可达15℃，沿箱梁梁高方向的温度梯度可达20℃。　　2）从寒流来临时的实测数据分析得出，当外界温度发生很大变化时，混凝土箱梁内部温度变化存在大约6小时的滞后时间。　　3）桥梁的纵向方向，位于不同箱梁截面的相同位置测点的温度变化规律基本一致，如果从工程实用的角度来考虑，是可以忽略沿桥梁纵向方向的温差影响。因此在进行现场箱梁温度场的测试时，温度传感器主要沿箱梁横截面布置。　　4）通过与实测数据的对比分析表明：基于混凝土箱梁表面热交换平衡理论对混凝土箱梁进行温度场数据模拟分析，是可以达到理想的精度用来指导工程实践。　　5）混凝土箱梁壁板超过一定的厚度时，沿箱梁板厚的温差分布可以用相同的指数函数来表示。然而温差指数系数收敛时的壁板厚与铁路桥混凝土设计规范中的0.26m有一定的差别。现行规范中只给出了板厚0m-0.26m的温差指数系数，本文建议板厚每增加0.05m，给出0.26m至0.5m所对应的板厚温差指数的取值。　　6）通过实例计算表明，用ANSYS二次开发作为开放平台自行编制出的箱梁温度场计算程序，操作简易、界面友好，可以减少大量繁琐、重复性的工作，提高工作效率。
作者：	杨磊
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：	2011
正文语种：	中文