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原文传递混凝土箱梁温度场研究

论文题名：	混凝土箱梁温度场研究
关键词：	混凝土箱梁桥;温度应力;有限元法;桥梁开裂;温度梯度计算
摘要：	已有研究表明，温度应力是引起预应力混凝土箱梁桥开裂的重要原因之一，其原因是缺乏在系统的观测数据基础上对混凝土箱梁温度场的深入研究，且现有的理论和计算方法还不够完善，在混凝土桥梁设计中，往往采用过分简化的计算模型和方法，导致温度荷载取值和温度应力计算出现较大的误差。论文旨在运营阶段的公路混凝土箱梁桥温度场长期观测数据基础上，深入研究并完善公路桥梁混凝土箱梁温度场的理论与计算方法，对日照温度荷载的取值进行了分析和探讨。对一座预应力混凝土连续刚构桥在运营阶段进行了9个月的连续温度场观测，取得了不同季节下的箱梁典型温度场数据及相应的结构反应，并对其进行了详细的分析。分析结果表明，在日气候条件变化下，混凝土箱梁的温度呈正弦曲线变化，周期为24小时。根据太阳物理学、普通天文学以及传热学的有关理论，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边界条件，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计算模型。详细分析了混凝土箱梁的正温度梯度曲线的影响因素，证明我国公路桥梁混凝土箱梁的正温度梯度可以用双折线或指数函数来表达，本文采用指数函数Ty=T0e-αy表达混凝土箱梁的正温度梯度。分析结果表明，梗腋高度、太阳辐射强度和日气温变化的幅值是影响混凝土箱梁正温度梯度的重要因素。详细论述了梗腋高度对混凝土箱梁竖向正温度梯度的影响，数据拟合表明，梗腋高度和混凝土箱梁正温度梯度指数函数表达式中参数α呈线性关系。计算分析表明，由太阳辐射引起的具有100mm沥青混凝土铺装层的混凝土箱梁截面上的温度为非线性分布，拟合得到广佛高速公路跨线桥的竖向温差曲线可以用指数函数Ty=12e-4y来表达，而底板附近20cm内的温差一般为2℃，可用线性来表达。本文同时也提出了不同桥面铺装时的日照温度梯度计算方法和日照温度梯度模式，以供混凝土桥梁设计参考。
作者：	刘子伟
专业：	结构工程
导师：	杜宏彪;刘喜元
授予学位：	硕士
授予学位单位：	广东工业大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文