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混凝土箱体结构温度场及温度效应分析
| 论文题名： | 混凝土箱体结构温度场及温度效应分析 |
| 关键词： | 混凝土箱梁桥;数值模拟;温度场;太阳辐射 |
| 摘要： | 近年来，随着桥梁跨度的不断增加，高大索塔、空心薄壁墩、薄壁箱梁等箱体结构应用越来越广泛。与此同时，混凝土箱体温差应力与温度裂缝问题日益突出，调查发现，国内外由于温度应力造成的桥梁结构损坏已不占少数。另一方面，由于温度应力带来的结构维修加固费用高达百万元。在上述背景下，本文以混凝土箱梁桥为研究对象，针对箱梁在太阳辐射作用下的温度场和温度效应展开研究，主要研究内容包括: ①混凝土箱体热物理参计算模式研究 利用太阳与结构表面的三角关系，构建了结构物表面地理位置、日期、时刻参数与太阳直接辐射能的关系。并以此为依据，推导出了天空辐射、太阳辐射与天空辐射反射、大气逆辐射、构件反射的计算模式。借助辐射气温的概念，将第二类边界条件转化为第三类边界，以热交换平衡为基础，构建了结构表面辐射气温与大气温度、辐射能、构件吸收系数等参数的关系。利用第三类边界条件，求得了结构表面温度与辐射气温、热流密度的关系。 ②混凝土箱体温度场计算模式研究 以热传导基本方程Ti=f(x，y，z，t)为基础，推导了边界上温度与时间、热流密度与时间、热流密度与温差的关系。从计算精度、计算复杂程度等方面出发，对比了Fourier热传导方程、近似计算方法和半经验半理论公式各自的特点。运用ABAQUS数值模拟软件，建立二维瞬态温度场分析模型，并对其施加热边界条件，进行温度场分析，得到任意时刻箱梁截面温度分布，并与现场实测温度进行对比，验证了数值模拟的正确性。 ③混凝土温度效应分析理论及方法的研究 对桥梁温度分布沿纵向一致，混凝土材料特性各向同性，符合线弹性变形规律等方面做出了基本假定，以ε=αT为基础，推导了混凝土箱梁自应力和次应力的计算公式，并运用叠加原理，求得连续箱梁结构总温度应力的计算公式。以云南牛栏江特大桥为例，运用有限元分析软件建立全桥模型，得到了全桥关键截面在温度梯度荷载作用下的温度效应情况。 |
| 作者： | 唐杰 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 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： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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