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桥梁箱体结构自调温液气相变材料试验研究
| 论文题名： | 桥梁箱体结构自调温液气相变材料试验研究 |
| 关键词： | 混凝土桥梁;箱体结构;液气相变材料;自调温特性 |
| 摘要： | 本文以混凝土桥梁箱体结构作为主要研究对象，提出了由液气相变材料自动调控其截面内、外表面日照温差引起的温度应力，避免温度裂缝出现的一种新技术，即在混凝土浇筑过程中，将封装有液气相变材料的相变自调温试验装置一同浇筑，利用液气相变材料在一定温度范围的相变储、放能热效应作用，机敏调控混凝土结构内部温度应力，防止温度裂缝的形成。主要研究内容包括: (1)依托实际工程——主跨160米的云南老团坡1号大桥，在全年气温最高、太阳辐射最强条件下的结构现场实测数据，分析了混凝土桥梁箱体结构日照温度变化规律，并借鉴国内外已有的研究成果对此最不利温度分布情况下桥梁箱体结构的竖向温度梯度曲线进行了拟合，将拟合所得的温度梯度荷载按不同的折减系数折减后加载到MIDAS模型上，获取桥梁箱体结构在最不利温度分布情况下安全使用所能承受的最大温差值，以此分析了桥梁箱体结构的控温需求。 (2)从相变控温设计原理、相变材料、封装材料及封装容器的管径、外形等方面，研究了桥梁箱体结构液气相变自调温试验装置。 (3)运用大型有限元软件ADINA建立了加入相变材料与未加相变材料的混凝土桥梁箱体结构有限元模型，对日照温度场做了数值模拟分析，对比模型分析结果发现相变材料对桥梁箱体结构截面内、外表面日照温差来说起到了很好的调温作用，初步验证了相变材料对混凝土桥梁箱体结构截面内、外表面日照温差控制的可行性。 (4)开展了桥梁箱体结构液气相变自调温试验。研究了液气相变材料自身的热力学物理性质、热稳定性、自调温试验装置中最忧相变材料掺量以及自调温试验装置的调温性能，结果表明在热传导过程中，相交材料能够大幅提高封装装置的传热性能，且具有良好的热稳定性。同时，与ADINA数值模拟结果相同，自调温试验装置对桥梁箱体结构来说起到了很好的调温作用，不仅降低了桥梁箱体结构的温度峰值，还使得温度上升速率减慢。 研究相变材料在桥梁箱体结构中的调温性能对于解决由于日照温差导致的开裂问题，保证结构的长期使用性能、耐久性和安全性都有十分重要的意义。本论文可为桥梁箱体结构自调温液气相变材料的后续研发提供理论和试验基础。 |
| 作者： | 李曼菲 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 周建庭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
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