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斜交空心薄壁高桥墩日照温度效应研究
| 论文题名： | 斜交空心薄壁高桥墩日照温度效应研究 |
| 关键词： | 温度效应;斜交空心薄壁高桥墩;导热微分方程;有限元解法 |
| 摘要： | 随着我国国民经济的持续稳定增长，对交通线路的需求日益增大。公路建设部门一改过去路线走向服从桥梁的思维方式，使得斜交桥梁被越来越多地运用。在山区、河谷越来越多设置高桥墩。处在自然环境中的高桥墩，经年累月受到日照温差等温度作用，高桥墩内部会产生复杂的温度应力，对桥梁上部结构产生一定不利影响。在斜交高桥墩的研究中，日照温度效应对斜交高桥墩温度场的分布、温度应力情况以及由于斜交角度的存在对上部结构的影响还未进行系统的研究。本文以张花高速酉水大桥5号桥墩为依托工程，对斜交高桥墩的日照温度效应进行了研究，具体研究内容如下: (1)参考大量文献，对日照温度场数值计算及热分析材料基本属性进行研究。基于传热学经典理论，根据导热微分方程，设置边界条件以及初始条件，推导斜交高桥墩的有限元解法。热分析材料基本属性包括热传导率、对流换热系数、辐射系数、比热容、焓、生热率等。通过对热参数的研究，选取酉水大桥5号桥墩热参数。 (2)自2011年8月起根据酉水大桥5号桥墩施工进度，在选取的桥墩截面内埋设温度传感器。5号桥墩施工完成后，在夏、冬两季选取最热、最寒时节分别现场连续3天对所埋设的温度传感器进行数据采集，得到高桥墩的实际温度分布特征。 (3)对酉水大桥5号桥墩温度场仿真分析，运用通用有限元软件ANSYS进行热分析，建立斜交高桥墩热分析有限元模型。根据现场测试所得数据，基于有限元分析，得到酉水大桥5号桥墩在夏、冬两季最热、最寒时节在日照作用下的温度场的分布。在此基础上，分析独墩日照温度效应，以及成桥后酉水大桥5号桥墩受到上部结构约束，桥墩的日照温度效应，尤其是支座反力因日照温度效应的变化，对上部结构横桥向扭矩的变化。 (4)实际工程中，酉水大桥5号桥墩与路线方向成约25°斜交角。有限元模拟中，通过对模型的调整，可以分析各种不同斜交角度的影响。对比不同斜交角度，得到日照温度效应基于斜交角度的特征，为此后斜交桥梁的斜交角度的布置提供一定的参考。 |
| 作者： | 唐亮 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 李德建 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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