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曲线混凝土箱梁桥日照温度场及其作用效应研究
| 论文题名： | 曲线混凝土箱梁桥日照温度场及其作用效应研究 |
| 关键词： | 曲线混凝土箱梁桥;太阳辐射;温度场分布;温度作用效应 |
| 摘要： | 曲线梁桥具有灵活的线型适应性，被大量应用于城市、公路、铁路等桥梁建设中，也是互通立交的主要桥型。然而，曲线梁桥因为自身弯扭耦合的特性，在太阳辐射的作用下，容易产生支座脱空、横向爬移等温度作用病害。中国现行规范将日照温度作用简化为竖向温度梯度作用，而没有考虑横向温差，这种简化使得曲线梁桥的受力和变形计算结果与实际情况偏差较大。因此，探究日照作用下曲线梁桥温度场真实分布，分析温度作用效应，对保障曲线梁桥安全性具有重要意义。本文针对曲线混凝土箱梁桥的日照温度场和温度作用效应问题，在考虑腹板阴影长度和纵向遮挡效应的基础上，开展了温度场分布研究，并从桥墩尺寸、支座间距、支承方式、固定支座位置等方面研究改善温度作用效应的方法。本文的主要工作内容和研究结果包括以下几个方面： （1）通过一个混凝土试件热传递试验，检验了热交换边界条件在有限元模拟中的正确性，为后续箱梁节段模型对流换热边界条件的施加奠定了基础；以某箱梁节段为例，通过ABAQUS建立实体单元节段模型并计算分析温度场，再与实测温度数据进行对比，验证了太阳辐射计算方法应用于有限元模拟日照温度场的可行性，为后续开展实桥上太阳辐射边界条件的模拟奠定了基础。 （2）基于某三跨连续曲线混凝土箱梁桥实例，通过ABAQUS建立该桥三维实体单元模型，考虑桥梁纵向温度变化，计算分析曲线箱梁桥日照温度场和温度作用效应。分别利用实体单元模型和梁单元模型，对重力作用下曲线箱梁桥的受力进行了对比分析；分析了温度场沿纵向变化和纵向不变的两种情况下曲线箱梁桥日照温度作用效应的差异。分析结果表明，日照升温作用下，支座径向反力和切向位移较大；实体单元能更好地表达曲线梁桥外重内轻的受力特点；忽略曲线梁桥沿桥纵向的温度变化，会导致日照温度场和桥梁受力计算结果出现偏差。 （3）分析了日照温度场、整体升温以及按照规范取值的竖向温度梯度等三种温度作用情况下曲线箱梁桥受力和变形等温度作用效应；分析了不同结构参数对曲线箱梁桥日照温度作用效应的影响规律；对比分析了新型销轴约束体系和传统约束体系下的曲线箱梁桥的温度作用效应差异。分析结果表明，在日照温度场达到峰值时，太阳照射产生的温度作用效应要大于整体升温作用和竖向温度梯度作用，不可忽略；适当增大支座间距可以减小支座的竖向和径向支反力；控制温度作用效应采用抗扭双支座的支承形式较为合适，其中一个支座设置固定支座；固定支座布置在曲线内侧的中间支座上更为合理；销轴约束体系可以有效改善曲线箱梁桥的横向受力情况。 |
| 作者： | 李子一 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 邱文亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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