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基于历史气象参数的混凝土箱梁温度作用标准值及地域分区研究
| 论文题名： | 基于历史气象参数的混凝土箱梁温度作用标准值及地域分区研究 |
| 关键词： | 混凝土箱梁;温度场;温度作用标准值;地域分区;历史气象参数 |
| 摘要： | 桥梁结构长期处于外界环境中，在太阳辐射的影响下，整体产生不均匀的温度分布，由于支座等约束，会导致结构表面开裂，支座翘起等危害甚至导致桥梁坍塌。为了确保桥梁结构能够在设计期限内正常使用，应对温度作用进行定量的分析。针对桥梁结构的温度作用取值，《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）采用统一的取值，但规范所规定的数值并未考虑气候及地理因素等差异的影响。因此，研究不同地区温度作用的差异性，对中国温度作用进行分区，并确定不同区域的温度作用标准值，对桥梁结构的安全性和耐久性具有重要意义。本文主要针对混凝土箱梁进行分析，重点开展了实桥温度场的监测、混凝土箱梁仿真模拟、极值概率统计分析、温度作用分区等研究，主要研究内容如下： （1）归纳总结了传热学理论及相关天文学参数，研究了混凝土箱梁在日照环境下的传热机理，系统地阐述了混凝土箱梁传热边界条件，建立了混凝土箱梁二维瞬态有限元模型。 （2）以苏通大桥辅航道桥为依托工程，选取夏季时刻混凝土箱梁实测数据，分析了混凝土箱梁在日照作用下的温度场变化；确定了混凝土箱梁日照作用下温度分布模式；利用有限元软件模拟了混凝土箱梁各时刻的温度场变化，并与对应的实测温度数据对比，验证了有限元模型及边界条件的准确性。 （3）基于二维混凝土箱梁截面的边界条件，并考虑了腹板受翼缘板的遮挡效应，通过竖向分层、横向合并的方法，建立了混凝土箱梁日照温度场的一维数值模型；采用数值分析软件对混凝土箱梁温度场进行数值模拟，计算并提取了各时刻混凝土箱梁竖向温度数据，并与有限元模型的模拟值进行对比，结果表明：一维数值模型的准确性满足要求，同时，划分单元的数量减少了25倍，且计算效率提高了470倍。 （4）基于一维数值模型，结合了110个气象站平均45年的历史气象数据，引入了极值概率统计理论，建立了混凝土箱梁温度作用标准值的计算模型；基于此模型，计算了中国110个市/县/区50年一遇温度作用标准值，并利用MapInfo及Surfer绘制了中国混凝土箱梁温度作用标准值散点图及等值线图。 （5）以50年一遇温度作用标准值为研究对象，采用基于划分的聚类算法，确定了最佳聚类数目，将中国混凝土箱梁温度作用分布划分成4个区域，并提出了区域温度作用标准值的计算方法，给出了各区域温度作用标准值的参考取值。 |
| 作者： | 周丰毅 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 顾斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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