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PK断面混凝土梁日照温度场及温度应力分析
| 论文题名： | PK断面混凝土梁日照温度场及温度应力分析 |
| 关键词： | 混凝土箱梁桥;混凝土梁;日照温度场;温度应力;三维模型 |
| 摘要： | 混凝土箱梁因太阳辐射而产生非线性梯度温度，当这种梯度温度引起的变形被结构内、外约束阻碍时，会产生相当大的温度应力。国内外学者研究了普通箱形断面日照温度场及温度应力，尚无针对PK形式断面的研究。我国现行规范中并无无铺装层混凝土梁梯度温度的取值，也未给出混凝土梁横向温度应力的计算方法。本文以马鞍山长江公路大桥右汊斜拉桥为工程背景，对该桥PK形式主梁施工阶段及运营阶段的日照温度场进行了现场实测和有限元建模分析，分别计算了其横、纵向温度应力。本文的主要研究内容和成果如下： （1）介绍了混凝土导热微分方程的一般形式和边界条件，以及将混合边界条件简化为第三类边界条件的计算原理和过程。论述了太阳辐射强度、换热系数、太阳辐射吸收率等参数的计算过程。 （2）对PK断面混凝土梁施工阶段和运营阶段的日照温度场进行了观测和分析，得到了其顶板、腹板、底板竖向梯度温度及箱内外大气温度的变化规律，分析了桥面铺装层对混凝土梁日照温度场的影响，本桥12cm沥青混凝土铺装层对混凝土梁日照温度场有明显的削弱作用。 （3）应用ANSYS分别建立了PK断面混凝土梁的二维和三维温度场计算模型，计算结果与实测值吻合，二维模型与三维模型温度场计算结果基本一致。计算得到了用指数函数表示的施工和运营阶段的竖向梯度温度，并与各国规范取值进行了对比分析。 （4）参数敏感性分析表明，吸收率及风速对日照温度场影响较大，沥青混凝土铺装层厚度对混凝土梁竖向梯度温度也会产生较大影响。 （5）分别应用ANSYS二维模型和三维模型计算了主梁施工阶段的横向温度应力，三维模型的计算结果比二维模型大22％左右。对比分析表明施工阶段的最大横向拉、压应力均高于运营阶段。 （6）应用FBR.CAL计算了主梁施工阶段和运营阶段的纵向温度应力，施工阶段的最大纵向拉、压温度应力均高于运营阶段。本文计算结果与按规范取值的计算结果存在较大差异，建议完善规范中关于无铺装层混凝土梁梯度温度取值的规定。 |
| 作者： | 谢文昌 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 张玉平;李传习 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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