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原文传递三塔斜拉桥结构温度效应分析

论文题名：	三塔斜拉桥结构温度效应分析
关键词：	斜拉桥;温度荷载;构件位移;次内力
摘要：	桥梁结构长期处于自然环境之中，除承受自身重量以及车辆荷载的反复作用，也经受着气温、日照等因素的作用，与这些因素相对应的荷载就是温度荷载。已有的实践和计算表明，温度荷载引起的结构变形和内力有时会很大，在设计和施工中是不容忽视的。而斜拉桥属于高次超静定结构，在温度荷载作用下不仅会产生位移还会产生次内力，所以有必要研究斜拉桥的温度效应。　　目前对于斜拉桥的温度效应分析更多地是针对双塔斜拉桥。三塔斜拉桥相比于双塔斜拉桥，由于中间连续两跨缺少辅助墩和过渡墩的帮助，使得其整体刚度更小，从而不可避免地会引起结构力学行为上的改变。所以有必要研究三塔斜拉桥的温度效应。　　本文以武汉二七长江大桥为背景建立单主梁有限元模型，参考规范和该桥设计文件，直接选取温度荷载，利用通用有限元程序ANSYS对三塔斜拉桥的温度效应进行分析，考虑结构体系整体升降温、索梁正负温差、主塔截面正负温度梯度、主梁截面正负温度梯度对三塔斜拉桥各构件位移和内力的影响，并以此为基础对各构件对各种温度作用的敏感性进行了研究。主要结论如下：　　（1）相比于恒载轴力，温度作用引起的边塔、中塔和主梁的轴力改变量不超过2％，可以忽略不计。　　（2）相比于恒载主梁弯矩，整体温差和主梁温度梯度引起的主梁弯矩改变都超过了5%，因此不可忽略；在总温度作用产生的弯矩中，主梁温度梯度所占的比例最大。相比于恒载下的主梁跨中挠度，各种温度作用引起的挠度改变都超过了10%，因此不可忽略。升温时，整体升温和索梁正温差会使主梁的下挠更严重，主塔正温度梯度和主梁正温度梯度会减小主梁的下挠，降温时效应正好相反。在总温度作用引起的主梁跨中挠度效应中，索梁温差占比最大；在总温度作用引起的梁端水平位移效应中，整体温差占比最大。　　（3）对于边塔塔柱分叉处以下部分，相比于其恒载内力，升温时，索梁正温差会放大其剪力和弯矩，主塔负温度梯度和主梁正温度梯度会削弱其剪力和弯矩。降温时，索梁负温差会削弱其剪力和弯矩，而整体降温、主塔负温度梯度和主梁负温度梯度会放大其剪力和弯矩，且整体降温的放大效果最强，主塔负温度梯度的放大效果居中，主梁负温度梯度的放大效果最弱。在总温度作用引起的塔顶水平位移效应中，整体温差占比最大，超过了80%。　　（4）相比于恒载中塔内力，索梁温差和主梁温度梯度引起的中塔剪力和弯矩改变近乎0%，因此可以忽略；但整体温差和主塔温度梯度引起的中塔剪力和弯矩改变远超10%，因此不可忽略。在总温度作用引起的中塔塔顶水平位移效应中，主塔温度梯度占比最大。　　（5）相比于恒载索力，温度作用引起的索力增量最大和最小的位置常常是主梁跨中附近或主塔处或辅助墩（过渡墩）处，且索力改变量在8%以内。
作者：	王伟
专业：	道路与铁道工程
导师：	杨德灿
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文