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高温沥青摊铺下钢桁梁桥面系温度场及温度效应研究
| 论文题名： | 高温沥青摊铺下钢桁梁桥面系温度场及温度效应研究 |
| 关键词： | 钢桁梁桥面系;温度场;温度效应;高温沥青 |
| 摘要： | 钢桁梁桥面系是一种包含密集钢支座的超静定结构体系，其约束和受力关系十分复杂。在其上摊铺高温沥青混凝土时，不均匀温度场会导致桥面系内出现较大的温度效应，支座会产生较大的位移和支反力，对结构安全产生不利影响。现阶段对高温沥青摊铺在此类结构内引起的温度效应关注较少，特别是支座位移和支反力相关规律有待研究。为合理进行支座设计和沥青摊铺施工，保证施工时的结构安全，本文研究了钢桁梁桥面系在高温沥青摊铺下的温度场和温度效应，揭示了温度时空分布和桥面系力学响应规律。 首先，本文从瞬态温度场函数定解条件入手，确定了计算摊铺温度场所需的初始和边界条件，建立了三维钢桁梁桥面系温度场模型，采用生死单元法模拟动态摊铺过程，结合实桥现场实测数据验证了模型的准确性，分析了桥面系温度场时空分布规律。结果表明：摊铺中心处在摊铺机到达720s后上升到最高温度，沥青摊铺对桥面系的温度影响范围在竖向0.45m深度以内。桥面板横向某点温度不仅与其横向坐标相关，与其所在位置类型也有关系。最大横向温度梯度发生在摊铺边缘左右0.26m范围内。纵向温度分布呈现出明显的时间滞后性。 其次，本文通过调整模型内参数，研究了不同环境条件和摊铺方式对温度场的影响规律。结果表明：铺装材料和摊铺宽度对温度场的影响最大，施工季节影响较大，风速影响较小。可分别采用含有多个待定系数的指数函数和三角函数来拟合竖向和横向最不利温度荷载。 最后，本文建立了三维钢桁梁桥面系力学模型，通过改变钢支座的滑动约束来模拟边界条件的变化，设置了三类不同节段，研究了桥面系在最不利温度荷载作用下的力学响应。结果表明：钢桥面板和U肋主要受纵向应力，横隔梁主要受横向应力。支座各方向的位移和支反力分布与摊铺位置之间存在明显的规律，在不同节段处，支座纵向支反力变化幅度最大，在位移和支反力最大处应采用较高等级支座。 本文研究成果为钢桁梁桥面系支座设计和沥青混凝土摊铺施工方案选择提供了理论依据。 |
| 作者： | 夏冬 |
| 专业： | 交通运输工程;道路与铁道工程 |
| 导师： | 钱振东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2019 |
| 正文语种： | 中文 |
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