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原文传递寒区大跨径混凝土箱梁桥温度场及温度效应分析

论文题名：	寒区大跨径混凝土箱梁桥温度场及温度效应分析
关键词：	寒冷地区;大跨径混凝土箱梁桥;温度场;分布模式;温度效应
摘要：	温度作用是混凝土箱梁桥发生裂缝的主要原因之一,目前不同国家、不同地区对混凝土箱梁桥的温度梯度模式及取值没有取得共识。东北寒冷地区是我国纬度最高、经度最偏东地区,独特的地理位置造成该区特殊的气候条件:冬季严寒漫长,气温较同纬度其他地区低10℃以上,夏季温热多雨,春季干旱多风,秋季降温急剧。寒冷地区大跨混凝土箱梁桥温度场分布有别于其他地区,温度裂缝对桥梁结构安全性和耐久性危害程度更大,因此开展寒冷地区大跨径混凝土箱梁桥温度场分布及温度效应的研究,确定更加符合寒冷地区实际情况的混凝土箱梁桥温度梯度分布模式,具有非常重要的意义。　　本文在对寒冷地区混凝土箱梁桥温度场长期观测的基础上,研究大跨径混凝土箱梁桥温度场分布及温度效应特点,确定寒冷地区混凝土箱梁桥的温度梯度分布模式。主要研究内容和成果概括如下: 　　对黑龙江省同时期建设的三座混凝土箱梁桥温度场进行了一年多的连续观测,观测期涵盖主梁施工期及两个月左右的运营期,获得了大量详实可靠的箱梁温度数据。通过对实测温度数据分析得到在太阳辐射升温、环境骤然降温及冬季寒冷环境下大跨混凝土箱梁顶板、底板及腹板温度的分布规律及其随时间变化规律。　　采用有限元程序ANSYS对箱梁温度场进行了计算,并将计算值和现场实测值进行了对比分析,表明利用有限元程序ANSYS进行箱梁日照温度场分析,可以得到工程上足够精确的结果。根据有限元分析结果对实测的混凝土箱梁温度场分布进行了补充完善。　　利用前面的有限元模型,适当变换气象条件、材料热工性质、截面形状等参数数值,计算得到混凝土箱梁温度场随太阳辐射强度、大气温度、截面高度、混凝土导热系数及混凝土比热等参数的变化规律。并对公路桥梁经常采用的桥面铺装结构,分升温及降温两种情况,研究了桥面铺装对箱梁温度场的影响。结果表明太阳辐射强度及桥面铺装是影响混凝土箱梁温度场的主要因素。　　采用二维模型分析依托工程箱梁横向、竖向及纵向温度应力的分布规律。同时采用三维模型及平面杆系程序进行混凝土箱梁温度应力的对比分析,得到采用不同模型计算温度应力的差别。以依托工程6×150m混凝土连续箱梁桥为研究对象,对比分析了不同“规范”的竖向温度梯度模式及混凝土箱梁纵向温度应力。结果表明,在太阳辐射下,箱梁顶板下缘横向拉应力较大;箱梁下缘负温差在截面下缘产生较大的纵向拉应力,在进行桥梁设计时不考虑截面下缘负温差对结构安全不利。　　通过对齐齐哈尔地区两座大桥实测温度数据的分析,参考有限元计算结果,得到了位于齐齐哈尔滨市的大跨混凝土箱梁桥无桥面铺装时竖向温度梯度模式及箱梁板件温度梯度模式。结合混凝土箱梁日照温度场影响因素及混凝土箱梁温度效应的研究结论,考虑桥梁所处地理纬度、桥梁腹板方位角及桥面铺装的影响,提出了适合于寒冷地区的大跨混凝土箱梁桥竖向温度梯度模式及板件温度梯度模式。
作者：	聂玉东
专业：	防灾减灾与防护工程
导师：	田石柱;王宗林
授予学位：	博士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文