日照作用下混凝土箱梁竖向温度梯度场研究

文章以混凝土连续刚构箱梁桥为研究对象,应用热成像仪实地观测日照温度荷载作用下混凝土箱梁桥中的温度场日变化规律,并分析其最大竖向升、降温温度梯度荷载分布形式及大小;采用ANSYS软件数值模拟分析温度梯度荷载在结构中产生的效应,同时与现行规范进行分析对比。分析结果表明:日照温度荷载在混凝土箱梁桥中产生的竖向升、降温温度梯度场呈曲线型分布,并在箱梁的底板存在温差现象;温度温梯度荷载在混凝土箱梁的腹板、底板中均有应力产生;观测分析所得的温度梯度荷载与现行规范规定的温度梯度荷载在结构中的分布形式、数值大小及其在桥梁中产生的效应方面差异较大。     

变截面连续箱梁桥温度场及其效应的有限元分析

为得到地区温度梯度函数,对一座在役连续箱梁桥进行了长期温度观测.基于热传学原理,对该箱梁的温度场进行了有限元分析,.将实测数据和有限元计算结果相结合,利用数理统计方法,对比分析获得了箱梁竖向温差拟合曲线,对拟合温度曲线下的桥梁纵向温度应力进行计算.研究结果表明:有限元计算结果与实测温度符合较好;计算箱梁竖向温差拟合梯度曲线,求得在该温度梯度下的桥梁纵向最大温度拉应力为1.8 MPa.     

钢筋混凝土连续弯箱梁桥的温度梯度

介绍了国内外6种温度梯度模式，结合某实际工程，对钢筋混凝土连续弯箱梁桥的温度梯度和温度荷栽下的主梁控制断面的位移值进行了连续观测。通过对实测数据的分析，提出了公路大悬臂曲线箱梁桥的温度梯度模式；按照7种温度梯度模式，利用有限元软件ANSYS计算了某匝道桥控制断面的位移值。计算结果表明：按中国公路桥梁规范（1985）提出的T梁温度分布模式来计算箱梁位移偏不安全；中国新的桥梁规范和美国规范类似，计算结果和实测值相比偏大；给出的温度梯度模式计算结果与实测的变形值比较接近；由于公路大悬臂曲线箱梁桥的构造具有特殊性，因此不宜套用铁路桥梁规范或其他温度梯度模式。     

大尺寸混凝土箱梁日照温度场的实测与仿真分析

基于对苏通大桥辅助航道桥运营期温度数据的分析以及对不同尺寸箱梁的温度场的仿真计算,研究大尺寸箱梁温度场的分布特点及其影响,提出腹板温度梯度和底板温度梯度的修正方法.研究结果表明:大尺寸混凝土箱梁竖向温度分布特点为腹板温度整体高于梗腋部位温度,而梗腋部位的温度又整体高于底板温度;计算大尺寸混凝土箱梁的温度效应时,由腹板温度和底板温度引起的竖向挠度曲率误差最高可达33.3％.腹板沿壁厚方向最大温度梯度可达9℃,当上部结构上下行分幅布置时,外侧腹板和内侧腹板有不可忽略的横向温差.     

斜拉拱桥异形箱梁截面温度梯度效应分析

国内外关于异形箱梁温度梯度效应分析甚少.以某斜拉拱桥的异形箱梁为例,按照4种典型的温度梯度模式分为4个工况,利用有限元软件MIDAS/Civil,计算异形箱梁控制截面由温度梯度引起的温度应力,分析其对温度梯度模式的敏感性,探究温度应力在异形箱梁截面高度和箱梁纵向上的变化规律.结果表明：异形箱梁纵向上温度应力的最大值出现在箱梁的变截面处;新西兰混凝土设计规范温度梯度模式的温度应力最大;04规范温度梯度模式较85规范温度梯度模式有更高的安全储备.异形箱梁横截面温度应力对温度梯度模式的选取非常敏感,选取适合当时当地的温度梯度模式非常重要.     

预应力混凝土箱梁桥的温度效应分析

介绍国内外几种典型规范的温度梯度计算模式,并根据箱梁常用截面尺寸范围,推导出相应的温度梯度解析表达式.以广州某预应力混凝土箱梁桥为工程实例,根据现场试验测试数据的分析,对3种折线模式的温度梯度提出相应的曲线型改进模式.根据国内外几种典型规范的温度梯度计算规定和本文提出的相应改进温度模式分别计算实例桥梁结构在各种温度梯度作用下引起的内力分布和变形.对比分析与计算结果表明:提出的温度模式可以简化计算程序,计算所得的截面最大拉应力略大于规范模式的相应结果,这有利于箱梁的裂缝控制;截面的最大拉应力出现在箱梁顶板的底面位置;桥墩边缘截面的温度应力大于跨中截面的温度应力;在现行设计规范的温度梯度作用下,箱梁截面的最大拉应力可能大于混凝土的抗拉强度,设计中应采取裂缝预防措施.     

混凝土箱梁桥日照温度场的实测与仿真分析

通过对某大型混凝土箱梁桥温度场的观测,分析了混凝土箱梁在日照辐射作用下的温度变化情况和竖向温度梯度的分布规律,发现日照辐射作用下混凝土箱梁竖向温度梯度模式近似服从指数分布。建立了基于气象参数的混凝土箱梁日照温度场有限元模型,并验证了该模型的准确性。最后,计算了50年一遇气象参数条件下混凝土箱梁竖向温度梯度分布情况,结果表明,极端条件下混凝土箱梁竖向最大温差可达18.5℃。     

连续刚构桥悬臂施工阶段温度效应研究

以流溪河特大桥为工程背景,通过有限元软件建立该桥悬臂施工阶段仿真模型,并对箱梁的温度效应进行分析计算.得出温度变化对桥梁悬臂施工阶段应力和变形的影响,并通过温度场试验数据与理论计算数据进行对比,验证了模型计算的正确性,为同类桥梁施工监控提供参考.     

波形钢腹板PC组合箱梁内衬混凝土部位温度分布研究

波形钢腹板PC箱梁桥内衬混凝土部位的材料不同,在日照作用下,混凝土与钢材部位的温度分布也不同,因此有必要对其腹板温度场进行研究.本文依托宁夏叶盛黄河公路大桥,利用无线采集仪模块和温度传感器,首次开展了波形钢腹板内衬混凝土部位的温度梯度研究.通过对内衬混凝土截面32个测点进行分析,得到混凝土及波形钢腹板的温度变化规律.利用最大极值分布对百年一遇的极端气温进行预测.研究表明:波形钢腹板箱梁的混凝土顶板、底板和内衬混凝土的竖向温度梯度可按照桥梁规范取值即可.腹板的波纹钢和混凝土材料性质不同,在升温时,存在不同的温度梯度;由于太阳辐射原因,波形钢腹板向阳侧和背阳侧温度梯度模式存在差异,在16点时,内衬混凝土部位的波纹钢和内衬的温差沿高度分布规律为:向阳侧呈现正弦曲线分布,背阳侧呈现梯形分布.本研究首次提出的波形钢腹板内衬混凝土部位的温度梯度可以为该类桥梁设计提供参考.     

零号箱梁水化热温度应变场分析

为研究混凝土箱梁零号块的水化热温度效应,找到合理的温控措施,基于某大跨度连续梁桥两处零号箱梁浇筑后的实测数据,运用有限元分析软件模拟箱梁浇筑后的水化热温度场,分析了外部温度对水化热温度场的影响,提出了用竖向筋波纹管充当冷却管的温控方案.试验研究表明:混凝土箱梁的温度实测值与计算值符合较好,说明有限元分析模型能有效模拟水化热温度场;水化热产生的顶底板温度梯度与外部温度有关,夏季施工比冬季施工时达到的顶底板温差更大;应变场与温度场呈负相关状态,且应变变化滞后于温度变化,应变先压后拉.因此,零号箱梁的浇筑宜在温度较低时进行,浇筑完成后,应当根据水化热温度效应的特点,对重要部位进行针对性养护,并采用适当温控方案,以降低混凝土内部最高温度及顶底板温度梯度.     

基于气象参数的混凝土箱梁日照温度场仿真分析

针对困扰工程设计的桥梁梯度温度问题,建立了基于气象参数并考虑实际桥址和桥梁走向的混凝土箱梁日照温度场有限元模型.以苏通大桥辅助航道桥为例,使用2008年7月2日至7月7日6天的实测温度和气象数据,验证了该模型的准确性,并分析了大气日温差和日平均风速对混凝土箱梁梯度温度的影响.分析结果表明,日平均风速对混凝土箱梁的最大梯度温度影响较大,大气日温差则对其影响较小.从概率统计学角度计算分析了桥址气象参数50年一遇标准值条件下混凝土箱梁的日照温度场,提出可能出现的最大梯度温度为18.3℃,并将提出的梯度温度模式与各国规范的梯度温度模式进行比较.结果表明,在分析混凝土箱梁日照温度场时有必要考虑气象参数的影响,以获得适合当地桥梁的梯度温度模式.     

陕北榆林地区混凝土箱梁温度梯度分析

针对混凝土箱梁的温度作用效应直接影响施工过程的安全性及后期使用阶段的可靠性,结合陕西省府谷县华建大桥施工控制,对其箱梁连续3d的温度场及温度效应进行观测,以及对该桥进行温度参数识别,基于传热学经典理论,建立数值模型,采用瞬态热分析方法,得出相应的理论温度场。通过与实测温度梯度值的分析比较,采用回归分析方法,推导出适用于陕北地区冬季混凝土箱梁温度梯度计算模式。     

大跨度连续刚构桥箱梁温度监测与温度效应研究

以顺德支流特大桥为背景,介绍了该桥温度场实验的实验方法,分析箱梁温度随时间变化的情况,并分析了温度变化对桥梁挠度和应力的影响.在此基础上,根据实验实测值,利用专业桥梁有限元软件MIDAS.CIVIL对该桥进行温度效应仿真分析.     

大跨度连续刚构桥悬臂施工阶段温度效应研究

以东江南特大桥为工程背景,通过实验测试和计算分析,得到桥梁在不同时刻温度场作用下的应力及线形变化,并与现场试验数据进行对比,验证了该温度场仿真模型的正确性。得出了一些温度效应对大跨度钢筋混凝土箱梁桥施工的影响规律。     

宜昌长江铁路大桥的日照温度效应分析

通过宜昌长江铁路大桥混凝土箱梁日照作用下的温度和应力观测数据,利用Midas/Civil软件进行悬臂施工和合拢后的空间有限元分析,采用不同国家的温度梯度模式进行应力比较,为同类型桥梁的日照温度效应分析提供参考意见,并提出了一些减少温度应力的措施。     

大跨连续刚构桥施工控制中的温度效应分析

根据富阳连续刚构桥混凝土箱梁日照作用下的温度观测结果,研究箱梁沿断面高度的温度梯度分布规律.采用非线性回归的方法,提出了该桥混凝土箱梁的温度梯度模式.并对主梁立模标高提出了考虑温度影响的修正方法.     

施工过程中连续梁桥日照温差效应分析

连续梁桥的日照温差效应在工程设计与施工中不可忽视。为了研究预应力混凝土连续梁桥在施工过程中的温度效应问题,本文在某连续梁桥施工过程中对箱梁结构进行了现场的24小时温度观测。然后,结合实测的温度应力值,与采用各国桥梁规范中5种不同的温度梯度模式下的有限元计算分析值进行对比,得出有益于温度效应分析的结论。     

连续刚构铁路桥收缩徐变效应监测与分析

对连续刚构铁路桥箱梁温度场及桥梁线形进行长期、连续监测,通过主梁跨中下挠的理论与实测对比揭示了连续刚构铁路桥收缩徐变效应。对比了国内外常用收缩徐变估算模型,选择CEB-FIP徐变模型对黄河特大连续刚构桥进行了有限元分析。采用实测温度数据,以箱梁内测温度、外侧温度、顶底板温度梯度、左右侧温度梯度作为箱梁温度场的评判指标,对箱梁1年内的四季温度场分布进行分析。在基于相同温度场的条件下,通过理论值与实测值对比,发现分析成果与实测结果较吻合,说明混凝土的收缩徐变是引起连续刚构铁路桥跨中下挠的主要原因,对比结果还说明通过改善箱梁顶底板应力差能够改善收缩徐变长期效应。     

山区空心薄壁高墩日照温度效应

通过现场桥墩实测温度变化的数据,分析了桥墩在日照温差作用下的温度分布,并用MATLAB拟合出混凝土空心薄壁高墩沿壁板厚度方向的温度梯度模式。结合桥址地理数据和气象条件,采用有限元仿真软件Midas FEA建立模型,模拟分析桥墩温度场,对比计算结果与实测数据,证明有限元求解的可靠性和Midas FEA模拟温度场的实用性。最后根据拟合的温度梯度计算日照温度效应,结果显示,空心薄壁高墩日照引起的温度效应不可忽视。     

薄壁空心高墩温度场与温度效应分析

针对公路规范未给出桥梁高墩温度模式问题,依据太阳辐射理论探讨高墩与外界环境热交换机理,考虑太阳辐射、辐射换热、对流换热确定结构热边界条件,以莆炎高速公路奇韬溪大桥项目为依托,采用ANSYS软件建立薄壁空心高墩三维仿真模型进行墩温度场与温度效应分析.结果表明:薄壁空心墩与箱梁温度场分布存在一定差异,不应直接套用公路桥涵通用设计规范中箱梁温度梯度模式.高墩温度场表现出随太阳东升西落的正弦曲线变化规律,高墩外表面场温度分布主要受日照控制.温度效应对高墩线形的影响不可忽略,墩顶支座对温差作用下墩顶位移约束效果显著,在支座约束下最大位移降低幅度达53%.