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施工阶段混凝土箱梁的温度场及其效应研究
| 论文题名： | 施工阶段混凝土箱梁的温度场及其效应研究 |
| 关键词： | 桥梁施工;混凝土箱梁;温度应力;温差损伤 |
| 摘要： | 公路及城市立体交通的全面发展,使桥梁建设进入了前所未有的高潮时期,其中箱梁优良的截面形式在大跨度桥梁中占有极其重要的地位。研究表明,温度应力是引起预应力混凝土箱梁桥开裂的重要因素之一,由于缺乏对不同环境中的桥梁进行温度场试验及相关数据的采集,与及现有理论和计算方法的不完善,使混凝土桥梁设计采用过于简化的计算模型和方法,及施工过程中缺乏相应的理论指导,导致温度荷载取值和温度应力计算出现较大的误差,施工过程中箱梁已出现不同程度的温差损伤。 本文在施工期间的公路混凝土箱梁桥日照辐射温度场的数据观测基础上,深入研究了公路桥梁混凝土箱梁温度场的分布规律及温度效应,指导施工期间合理的温度控制。对一座预应力混凝土连续梁桥在施工阶段进行了一天二十四小时的连续温度场观测,取得了日照辐射作用下的箱梁温度场数据,并对其进行了详细的分析。分析结果表明,在日气温条件变化下,混凝土箱梁的温度呈正弦曲线变化,周期为24小时。并且混凝土箱梁沿梁高方向有梯度性,横向也存在温差作用。根据传热学以及有限元的有关理论,研究了混凝土桥梁结构与外界环境进行热量传递的机理,系统地建立混凝土桥梁结构日照温度场分析的单值条件,及建立了能够满足对任意复杂混凝土桥梁结构日照温度响应进行数值分析的三维计算模型。对温度场的理论计算值与实测值进行了对比,分析表明实测结果与理论值基本吻合,所建立的三维有限元分析模型满足该桥的日照温度分析需求,可用于指导该桥的施工作业。为进一步了解混凝土的热物理性质对混凝土箱梁温度场的影响程度,对参数不同的取值计算,结果表明热物理参数对分析结果影响较小,可根据情况进行合理选取,不需要作为主要考虑因素。在温度场分析基础上,研究了日照温度作用下悬臂施工箱梁的温度效应。计算表明,SX方向拉应力最大值为2.28MPa,SY方向拉应力最大值为1.82MPa,较接近C50混凝土的轴心抗拉强度标准值ftk为2.65 MPa,是结构产生裂缝的重要因素。悬臂长为26.75m时,产生6.8mm竖直向下挠度,是混凝土箱梁桥精确合拢不可忽略的因素。 |
| 作者： | 陈福荣 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 陈玉骥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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