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跨海斜拉桥钢箱梁日照温度场模拟及温度效应研究
| 论文题名： | 跨海斜拉桥钢箱梁日照温度场模拟及温度效应研究 |
| 关键词： | 跨海斜拉桥;钢箱梁;日照温度场;温度效应 |
| 摘要： | 影响桥梁结构安全运营的众多荷载中，温度荷载是其中不可忽视的一环。随着太阳辐射、气温等环境因素的不断变化，桥梁结构将形成复杂的温度场，从而产生较大的温度应力和温度变形。目前，各国规范对钢箱梁温度分布的描述并不一致，并且桥梁结构的温度场具有明显的区域性，海洋环境下温度荷载对桥梁结构的耐久性和安全运营影响更大。本文以粤港澳大湾区某跨海斜拉桥为例，结合长期实测数据和数值模拟，对钢箱梁的温度场及温度效应进行了研究，具体内容如下： 1、基于周期为一年的监测数据，采用概率统计、假设检验等方法建立跨海斜拉桥钢箱梁温度场及温差的概率分布模型，计算设计基准期内钢箱梁温度和温差的标准值，并采用数值逆变换方式重构钢箱梁全寿命温度场，通过钢箱梁日温度、温差的变化曲线特征调整全寿命样本数据从而精细化重现温度场的变化规律。 2、基于传热学和气象学理论，分析了日照下跨海斜拉桥钢箱梁的热传递边界条件，采用ABAQUS建立了钢箱梁有限元节段模型，探讨了带铺装层的扁平钢箱梁在不同季节的日照温度场分布情况，采用包含指数曲线的多段线形式来描述该地区钢箱梁最不利温差模式，提出钢箱梁在不同沥青铺装层下的温度梯度参数，并与规范规定进行比对，发现相较于英国规范(BS-5400)，本文提出的海洋环境下钢箱梁的温差分布模式更为合理。 3、通过钢箱梁温度场模型及最不利温度梯度，研究日照作用下钢箱梁的温度应力分布特征，探究沥青铺装对钢箱梁顶板的应力滞后作用，对比在理论计算和规范规定的温差分布模式下结构响应差异。 4、基于实测数据分别研究温度与应变、梁端位移之间的相关性。通过钢箱梁各截面温度应变对比可发现主梁静应变的梯度变化模式并不稳定。建立了温度位移相关性模型，对一定重现期内的温度标准值求解，从而得到极端温度下桥梁梁端位移。 |
| 作者： | 郑德志 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 王涛 |
| 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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