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波形钢腹板PC组合箱梁桥日照温度场及温度效应研究
| 论文题名： | 波形钢腹板PC组合箱梁桥日照温度场及温度效应研究 |
| 关键词： | 波形钢腹板PC组合箱梁桥;日照温度场;温度观测试验;有限元分析;温度效应 |
| 摘要： | 目前，全国范围内相继建成百余座的波形钢腹板PC组合箱梁桥，针对该类桥梁的弯、剪、扭等力学性能已有大量的研究成果，但对日照温度场及温度效应的研究尚不完善，国内设计规范也缺乏相关的日照温度梯度建议值。暴露于大气环境中的桥梁，其温度随太阳辐射及空气温度等因素变化而变化，对桥梁结构的安全性与耐久性产生不利影响。基于实桥温度观测试验与有限元数值模拟，分析波形钢腹板PC组合箱梁桥日照温度场及温度效应，本文主要工作及结论如下： （1）将实桥温度观测值与有限元结果做对比，结果表明有限元模型能较为准确地模拟日照温度场。基于温度场有限元模型和历史气象资料，拟合得到适用于波形钢腹板PC组合箱梁桥竖向正温度梯度的半经验半理论公式：顶板温差从上缘到下缘按指数函数递减；受太阳光直射的钢腹板温差沿竖向按3次多项式分布；背阳侧钢腹板温差均匀分布；底板温差从上缘到下缘线性递增。 （2）基于全桥实体单元有限元模型，分析日照作用下波形钢腹板PC组合箱梁桥的温度效应。结果表明，箱梁截面混凝土的纵向最大压应力出现于顶板上缘，最大拉应力出现于顶板下缘，且横向拉应力与纵向拉应力处于同一水平。对比有无内衬混凝土两种截面的横向温度效应，结果表明有内衬混凝土截面的横向拉应力较高；横隔板的约束作用会增大顶板下缘的横向拉应力。 （3）基于温度场平面单元有限元模型，系统地开展了波形钢腹板PC组合箱梁桥日照温度场影响因素的参数分析。结果表明，顶板沿厚度方向温差与气温、混凝土太阳辐射吸收系数正相关，与环境风速、地理纬度以及沥青铺装层厚度负相关；夏季的顶板沿厚度方向温差最大。钢腹板竖向温差和两侧钢腹板温差与箱梁高度、气温、钢材太阳辐射吸收系数正相关，与翼缘悬臂板长度、环境风速、地理纬度负相关。对桥梁轴线方向的分析表明，当其与正南方向夹角约45°时，钢腹板竖向温差和两侧钢腹板温差最大。底板沿厚度方向温差与气温、风速正相关。 |
| 作者： | 吴金鹏 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 万水 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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