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原文传递高性能混凝土箱梁日照温度场与温度效应研究

论文题名：	高性能混凝土箱梁日照温度场与温度效应研究
关键词：	高性能混凝土;混凝土箱梁;日照;温度场;温度效应;热工参数;截面形式;混凝土结构;计算方法;温度变形;气象参数;分布模式;普通混凝土;一般规则;温度作用;太阳辐射;试验;上海地区;辐射强度;分析方法
摘要：	暴露于自然环境中的混凝土结构，长期经受自然界日照辐射和气温变化等剧烈作用。由于混凝土结构热传导性能差，混凝土结构内部将产生复杂的温度场，由此产生温度变形。当温度变形被结构的内、外约束阻碍时，会产生相当大的温度应力。混凝土结构日照温度场和温度效应是一个尚未很好解决的问题。　　在桥梁结构中，随着对土木工程功能与性能要求的提高，出现一些新型截面的混凝土箱梁，由于其截面形式与一般规则截面箱梁不同，其温度场和温度效应也有特殊之处。但是现有混凝土箱梁温度场和温度效应的研究成果主要是针对一般规则的公路和铁路箱梁，因此有必要对这些新型截面混凝土箱梁的温度场和温度效应展开研究。此外，高性能混凝土大量应用于混凝土箱梁，高性能混凝土与普通混凝土在其热物理指标上与普通混凝土有明显差别，而热工参数是计算温度场和温度效应的关键因素，为保证计算结果的可靠性，必须对高性能混凝土的热工参数进行研究。本文以上海地区某新型截面高性能混凝土箱梁为研究对象，对其日照条件下温度场和温度效应进行深入研究，主要研究内容如下：　　 (1)通过对该新型截面高性能混凝土箱梁的长期(2年)现场试验，得到该新型截面混凝土箱梁温度场分布与温度效应不同于以往规则截面混凝土箱梁的变化特征，并结合试验总结了混凝土箱梁温度场和温度效应的长期测试方法。　　 (2)通过高性能混凝土导热系数进行试验研究，得出不同参数对高性能混凝土导热系数的影响规律。基于二维热传导方程，利用差分法建立影响混凝土箱梁温度场和温度效应的热工参数反演分析方法，并根据现场试验数据和反演方程确定该高性能混凝土箱梁相关热工参数的取值。　　 (3)气象参数是分析日照环境下混凝土箱梁温度作用的关键参数之一。以上海地区气象数据为参考，研究影响混凝土箱梁日照温度场的气象参数的变化规律。特别对太阳辐射提出了直接辐射强度和散射辐射强度逐时计算方法，以用于混凝土箱梁温度场分析时热边界条件的确定；通过气象资料的数理统计分析，得到相关气象参数的概率分布模式，并得到具有一定重现期的代表值。　　 (4)通过混凝土箱梁温度场有限元仿真分析验证了本文提出的太阳辐射逐时计算方法以及热工参数反演方法的准确性与可靠性。通过变参数研究，研究不同的参数(梁走向、热工参数以及截面形式等)对混凝土箱梁温度变形的影响规律，进而对混凝土箱梁抗温度设计提出建议。　　 (5)采用各国规范温差分布模式进行温度效应比较计算，对各规范模式用于新型截面混凝土箱梁的适用性进行评估。在实测数据分析基础上，采用平稳二项随机过程模型，建立混凝土箱梁温度作用的分析方法，进而提出新型截面高性能混凝土箱梁温差分布模式，为类似混凝土箱梁温度效应的分析计算提供简化计算公式。
作者：	宋志文
专业：	结构工程
导师：	肖建庄
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文