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严寒地区矩形钢管混凝土拱桥温度效应研究
| 论文题名： | 严寒地区矩形钢管混凝土拱桥温度效应研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土拱桥;温度效应;气候特征;热传导理论;截面温度场 |
| 摘要： | 矩形钢管混凝土不仅兼具圆形钢管混凝土承载能力高、塑性韧性好、经济效益显著等特点，还具有截面尺寸灵活多变，节点构造形式简单，存放运输方便等优势，并通过在管内设置纵向加劲肋等措施有效地防止了钢板局部屈曲和脱空现象的产生，具有广阔的应用前景。但针对这种组合结构还有很多问题亟待解决，温度便是其中之一。 钢材和混凝土两种材料热工性能差异显著，因此钢管混凝土拱桥的温度问题也不同于普通混凝土桥梁。中国幅员辽阔，桥梁所处地理位置与气象条件差别很大，不同地域的桥梁采用相同的温度模式的方法有欠妥当。因此本文以太阳辐射强烈、气温变化显著的严寒地区的矩形钢管混凝土拱桥对象，对热传导理论、严寒地区气候特征、截面温度场形式以及温度效应进行深入研究，主要研究内容如下： （1）归纳总结了钢管混凝土拱桥温度场方面的研究成果，并对现有的热传导理论和太阳辐射计算方法进行了阐述，为拱肋截面温度场的数值模拟奠定了基础。 （2）在严寒地区桥梁现场进行了矩形钢管混凝土构件的日照温度场试验研究，结果表明严寒地区日照作用下的试件表面温度变化较大，试件截面温度场呈现出明显的非线性特征。核心混凝土温度变化滞后于钢管温度变化，而钢管温度变化滞后于气温变化。管内加劲肋对截面温度场影响显著，降低了核心混凝土温度变化的滞后程度，减小了截面温度梯度。建立了相应的实体有限元模型，并将数值模拟结果与实测值进行了对比，结果吻合良好，确定了该数值模拟方法的可靠性。 （3）对青海西宁地区近五年的气象资料进行了分析，归纳总结出春、夏、秋、冬四个季节的典型气候特点和温度效应计算参数。对不同季节、不同时刻依托工程的矩形钢管混凝土拱肋截面温度场进行了分析，给出了拱肋截面最不利梯度升、降温曲线，并与规范进行了对比。对影响截面温度场的三个气象参数进行了敏感性分析。 （4）以青海省西宁地区的一座桁架拱桥作为典型的严寒地区矩形钢管混凝土拱桥的代表，根据该地区的气候及温度特点，结合本文提出的最不利温度梯度模式，对该桥的均匀温度效应和梯度温度效应进行了分析研究。 |
| 作者： | 马印平 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘永健 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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