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混凝土曲线箱梁桥三维日照温度场及温度效应研究
| 论文题名： | 混凝土曲线箱梁桥三维日照温度场及温度效应研究 |
| 关键词： | 曲线箱梁桥;三维日照温度场;太阳辐射;温度梯度;温度效应 |
| 摘要： | 曲线箱梁桥作为一种在现代交通工程中受到广泛应用的重要桥型，其中日照温度场和温度效应是影响曲线箱梁桥安全性和耐久性的重要因素。目前，在对桥梁温度场进行分析时，通常忽略沿桥纵向的温度变化将桥梁三维温度场简化为二维平面温度场。由于曲线箱梁桥腹板沿桥纵向的温度变化较大，且曲线箱梁桥的温度效应比直线箱梁桥更为复杂，因此有必要研究其三维温度场和温度效应。本文对混凝土曲线箱梁桥的三维日照温度场和温度效应进行研究，重点开展了三维日照温度场有限元模型建立、传热边界条件模拟、温度分布参数敏感性分析、最不利正温度梯度模式以及温度效应分析等工作。主要研究内容总结如下： (1)总结了混凝土箱梁温度场的三种计算理论，并基于太阳物理学、气象学、传热学等知识，确定了传热边界条件的计算方法，为后文建立曲线箱梁日照温度场的有限元数值模型奠定了基础。 (2)考虑日照作用下箱梁翼缘板对腹板产生的遮荫现象，采用有限元软件ANSYS建立了混凝土曲线箱梁桥的三维日照温度场有限元数值模型。通过瞬态热分析得到曲线箱梁桥在夏季一天中的日照温度分布，发现曲线箱梁腹板沿桥纵向的温度变化较大。 (3)分别选取影响曲线箱梁桥日照温度分布的曲率半径、桥梁跨径、季节、截面和热工等参数进行敏感性分析，研究各参数对箱梁腹板表面温度分布以及箱梁截面竖向、横向温差分布的影响规律。 (4)总结国内外桥梁设计规范中关于温度荷载的规定，基于曲线箱梁桥日照温度分布的参数敏感性分析，提出了混凝土曲线箱梁桥的竖向、横向最不利正温度梯度模式。 (5)采用热-力顺序耦合方法建立考虑日照非均匀温度场的曲线箱梁桥三维实体有限元模型，探讨了混凝土曲线箱梁桥在日照非均匀温度场作用下的温度效应。对比分析曲线箱梁桥在不同温度梯度模式作用下的温度效应，验证了本文提出的最不利正温度梯度模式的合理性。 |
| 作者： | 李瑞轩 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 郝宪武;郝键铭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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