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异形截面预应力混凝土箱梁温度场及温度效应研究
| 论文题名： | 异形截面预应力混凝土箱梁温度场及温度效应研究 |
| 关键词： | 预应力混凝土;箱梁;异形截面;温度场;温度效应;温度梯度;有限元;边界条件 |
| 摘要： | 在国内外的桥梁中,常出现一些严重裂缝,温度作用是导致这些裂缝的原因之一,温度应力可以达到甚至于超过活载应力.因此,研究分析预应力混凝土箱梁的温度作用和温度应力是一个十分重要的问题.现有的箱梁结构温度作用和温度效应的研究成果主要是针对一般规则截面箱梁,对于某些异形截面预应力混凝土箱梁因其截面形式与一般规则截面箱梁不同,它的温度场分布和温度效应也有其特殊之处.因此有必要对异形截面预应力混凝土箱梁温度场分布、温度应力以及温度变形等问题展开系统的研究.该文在广泛阅读国内外文献的基础上,对异形截面预应力混凝土箱梁的温度场和温度效应进行了一系列研究,主要研究内容如下:采用混合法对异形截面预应力混凝土箱梁温度场进行分析计算,按梁双向弯曲理论计算温度效应.在有限单元分析中,首次推导出混合边界单元的计算公式,从而将第二类边界条件和第三类边界条件统一起来,以第三类边界条件的形式施加到单元边界上.首次推导出单元上相邻边同时有边界条件的计算公式,使有限元分析模型能够处理各种复杂的截面形式.对异形截面预应力混凝土箱梁温度场分析的边界条件进行了详细的阐述,全面论述了总热交换系数的取值、日照辐射强度的确定等关键问题,提出了异形截面预应力混凝土箱梁各边界总热交换系数的设计建议值.总结了材料热物理性质取值的一般规律,通过试验测定了混凝土材料的主要热工参数.进行了异形截面预应力混凝土简支箱梁的温度场分布和温度效应模型试验,主要测试了环境气温、箱体内部气温、箱梁温度场、混凝土应变、梁轴向变形和梁挠度等.利用ANSYS有限元分析程序,计算了异形截面预应力混凝土模型试验箱梁的温度场分布以及温度效应,将其与模型试验实测数据进行了一系列对比,总结出温度场分布和截面应变分布的一般规律.在箱体内部气温未知的情况下,提出将箱体内部空气划分单元的处理方法.通过大量算例的分析对比,研究了辐射热吸收系数、风速、日气温变化和箱梁方位角等因素对箱梁温度场和温度效应的影响.计算了异形截面预应力混凝土箱梁的最不利温度场及其相应温度效应,在实测数据和理论分析的基础上,提出了两种温度梯度分布模式,为异形截面预应力混凝土箱梁温度场和温度效应的分析计算提供了一种简化的计算公式. |
| 作者： | 刘华波 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 黄鼎业;张建荣 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2002 |
| 正文语种： | 中文 |
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