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原文传递基于长期观测的混凝土箱梁温度作用与效应研究

论文题名：	基于长期观测的混凝土箱梁温度作用与效应研究
关键词：	桥梁工程;混凝土连续箱梁;长期观测;温度作用效应
摘要：	混凝土箱梁的温度作用效应直接影响了公路混凝土箱梁桥的安全性。统计资料和研究表明，公路桥梁混凝土箱梁某些部位裂缝是由于温度作用而产生的，其原因是缺乏在系统观测数据上对混凝土箱梁温度场的深入研究。论文旨在公路混凝土箱梁桥温度场的长期观测基础上深入研究并完善混凝土箱梁温度场的理论与计算方法。主要研究内容和成果如下：　　对一座大跨径公路桥预应力混凝土连续箱梁进行了为期5年的温度与应变连续观测，根据观测的数据，系统地研究了混凝土箱梁温度场随时间的变化规律，提出混凝土箱梁有效温差和截面最大竖向温差随时间的变化分别服从于以年为周期的不同正弦曲线。　　采用系统聚类分析与非参数统计方法对混凝土箱梁日最大竖向温差进行了研究，结果表明，对于使用阶段具有100mm沥青铺装层的混凝土箱梁，最大正温差在夏季服从于W(8．5360，3．6658)的Weibull分布，在冬季服从W(3．9760，2．5202)的Weibull分布；最大反温差在非降温时段内服从W(2．3194，1．4746)的Weibull分布，在降温时段内服从W(3．4390，2．9211)的Weibull分布。对于施工阶段没有铺装层的混凝土箱梁，其最大反温差在非降温时段内服从W(1．8650，2．0871)的Weibull分布，在降温时段内服从W(3．6429，2．3442)的Weibull分布。相应的分别得到了最大正温差和最大反温差所对应的标准值、频遇值和准永久值。　　基于有效温差和截面最大竖向温差以年为周期变化的正弦函数，证明了在有效温差和截面最大竖向温差共同作用下混凝土箱梁的温度应变也服从以年为周期的正弦函数，在此基础上得到了混凝土相对应变的近似函数。利用应变长期观测数据，对相对应变近似函数式进行了回归，得到了相对应变近似函数的回归曲线。回归曲线的决定系数为0．9134。在此基础上，将混凝土相对应变中温度作用引起的年周期变化分离出来，得到了温度相对应变的修正函数。　　基于相关性分析提出了一种由环境最高温度对无铺装层和有100 mm沥青铺装层的混凝土箱梁竖向正温差的最大值进行预测的简便方法，并通过相关文献中不同地区环境最高温度和竖向温差的实测值对其进行了验证。　　通过热力耦合方法建立空间有限元模型对大气降温时混凝土箱梁桥的温度场和应力场进行了研究，得到了大气降温作用下竖向反温差的计算模式。进行了不同降温模式模式下应力分析。结果显示，本文方法得到的箱梁混凝土应力计算值和实测值更加接近。　　通过有限元方法对采用轻骨料混凝土作为隔热层的混凝土箱梁温度场进行了研究。并提出了采用轻骨料混凝土取代普通混凝土用于箱梁顶板调平层，在其上铺设沥青混凝土铺装层来减小日照温差作用效应的方法。
作者：	雷笑
专业：	土木工程;桥梁与隧道工程
导师：	叶见曙
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文