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柱板式空心高墩大跨连续刚构桥的温度效应研究
| 论文题名： | 柱板式空心高墩大跨连续刚构桥的温度效应研究 |
| 关键词： | 柱板式空心墩;连续刚构桥;温度效应;温度场分布;有限元分析 |
| 摘要： | 随着经济的发展，近十年我国铁路建设得到了高速化发展，特别是在我国西部地区。西部地区以山地和黄土沟壑地形为主，地表高差悬殊。因此建造了一大批高墩大跨度的桥梁，其中以混凝土桥梁为主。这种桥梁结构在日照辐射和气温变化等环境因素的影响下，会引起其结构内部温度的非均匀变化，形成非线性温度分布，使结构内部纤维间发生非均匀的温度变形，从而引起结构产生温度应力。当桥梁结构是超静定结构时，还会引起温度次内力。温度应力可能会比外荷载产生的应力还要大，是混凝土桥梁结构裂损的重要原因之一。因此，对混凝土桥梁的温度效应进行研究是有必要的。 本文以黄(陵)-韩(城)-侯(马)铁路线上的纵目沟特大连续刚构桥为工程背景，对高墩大跨连续刚构桥的温度效应进行研究。前期对纵目沟大桥5＃新型柱板式空心高墩进行了现场温度实测，并对实测数据分析，得到了桥墩的温度场分布。本文主要进行如下工作： （1）根据现场实测数据分析结果，结合我国铁路规范确定了箱梁的温度场分布。通过研究设计图纸资料和铁路规范及当地气象资料，确定了有限元模拟温度场和计算温度效应的各种参数。 （2）用有限元软件ANSYS建立全桥三维实体模型，模拟计算箱梁和桥墩的温度场，将计算温度值与理论值对比分析，找出与理论值差别最小的模拟温度场的热传导时间。 （3）利用有限元软件ANSYS计算顺桥向日照、斜桥向日照、横桥向日照、寒潮降温及年温差作用下全桥的温度应力，得到如下成果： ①在顺桥向日照时箱梁端部和5＃桥墩墩顶都出现了沿纵桥向的最大位移，分别为24.6mm和17.8 mm；在横桥向日照时箱梁和5＃桥墩墩顶都出现了沿横桥向的最大位移，分别为18.7 mm和15.1 mm；年温差作用主要使连续刚构桥箱梁的两端发生较大位移，最大值达52.5mm，设计时应考虑到并设置好伸缩缝；②箱梁和桥墩在日照和寒潮作用下应力场分布与温度场分布相似，呈非线性分布；在日照温差作用下外壁面受压，内壁面受拉，寒潮降温作用下外壁面受拉，内壁面受压，最大压应力值达8.48MPa，日照和寒潮作用下拉应力超过混凝土的抗拉极限强度，最大拉应力达4.82MPa；③内外壁面的温度应力值随着截面位置的不同，应力值变化较大，箱梁轴向应力变化幅值较大，横桥向和竖向应力基本不变。箱梁在桥墩位置处应力值会发生突变，桥墩在中间横梁位置处应力值也会有突变；④年温差荷载作用下矮墩温度应力比对高墩温度应力大的多，说明年温差荷载对矮墩的温度应力影响更强；不过会引起高墩竖向更大的位移。 |
| 作者： | 任安忠 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 虞庐松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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