轨道交通U形梁日照温度梯度效应分析

发布时间：2019-07-12 14:44

【摘要】：针对轨道交通U形梁日照温度梯度模式及温度自应力的分布规律,本文以青岛地区某无砟轨道交通U形梁为研究对象,对其跨中U形断面进行了48 h日照温度场及温度自应力现场连续观测,得到了最大温差时刻竖向及横向温度场分布,建立了U形梁日照温度梯度模式。利用有限元数值模型,计算了不同温度梯度模式产生的温差效应,并与实测结果进行对比。研究结果表明:U形梁应分别考虑腹板及底板的竖向温度梯度模式,腹板竖向温度梯度为指数函数和线性函数组成的分段函数,底板竖向温度梯度为指数函数;朝阳侧腹板中部横向温度梯度较为明显,其他部位较小;由于温差效应影响,底板下缘及朝阳侧腹板内侧产生了较大的纵向拉应力,在设计中应给予考虑。
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图片说明： 数，并研究了日照及火灾环境下墙体及柱体的温度场模型及温度效应［2 －7］。J． － H． Lee 等在混凝土及钢箱梁理论分析及现场试验基础上，建立了其竖向及横向最大日照温度梯度模型［8 －12］。聂建国等研究了顶板为混凝土的钢 － 混组合结构的日照及火灾环境下温度场［13 －14］，进而评价了此类钢 － 混结构不同材质的热力学性能。戴公连等以独塔斜拉桥混凝土槽形截面为研究对象，建立了槽形梁热力学仿真模型，得到了其温差荷载模式［15］。罗全等在 U 形梁监测基础上，以翼缘顶面 3 个温度测点、腹板中部2 个温度测点、底板 3 个温度测点，拟合得到了基于铁路桥涵设计规范的实测 U 形梁的竖向温度梯度参数［16］。综上所述，虽然国内外众多学者已开展了大量产生的温差效应，并与实测结果进行对比，指出最不利温度自应力出现的位置及其适用性。1 依托 U 形梁工程概况本研究依托蓝色硅谷城际轨道交通工程，如图1 所示，全线高架段为整孔预制后张法预应力混凝土 U 形简支梁结构。该结构由底板、腹板和翼缘板组成“U”字形薄壁开口断面。梁跨为 30 m，如图 2所示，跨中附近梁高 1. 8 m，梁上宽 5. 32 m，下宽3. 98 m，腹板、底板均厚 0. 26 m。梁体采用添加量为 0. 9 kg/m3强度等级为 C55 的聚丙纤维混凝土。预应力采用直径 Φs15. 2 高强度低松弛预应力钢绞线，标准抗拉强度 fpk= 1 860 MPa。
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图片说明： 獭６晕揄乥形梁跨中断面进行了48h日照温度场及温度自应力连续观测，得到了最大温差时刻竖向及横向温度场分布，分析了实测温度场的分布规律，建立了U形梁竖向及横向日照温度梯度模型。利用有限元数值模型，计算了不同温度梯度模式下产生的温差效应，并与实测结果进行对比，指出最不利温度自应力出现的位置及其适用性。1依托U形梁工程概况本研究依托蓝色硅谷城际轨道交通工程，如图1所示，全线高架段为整孔预制后张法预应力混凝土U形简支梁结构。该结构由底板、腹板和翼缘板组成“U”字形薄壁开口断面。梁跨为30m，如图2所示，跨中附近梁高1.8m，梁上宽5.32m，下宽3.98m，腹板、底板均厚0.26m。梁体采用添加量为0.9kg/m3强度等级为C55的聚丙纤维混凝土。预应力采用直径Φs15.2高强度低松弛预应力钢绞线，标准抗拉强度fpk=1860MPa。图1U形梁现场照片图1SitephotosofU-shapedgirder图2跨中截面尺寸图2Mid-spansectionaldimension由图2可知，与传统箱形梁不同，由于U形梁为薄壁开口结构，梁室腹板及底板易受日照辐射直接影响，将产生较大的不均匀温度场及温度应力，如在设计中简单套用现行规范中基于箱形梁结构的温度梯度模式，，由此计算得到的温差效应将与实际情况产生较大误差，从而影响结构质量及使用安全。为了掌握U形梁日照温度场现场实际分布规律，为今后此类桥梁设计计算提供重要参考依据，对依托·1122·
【作者单位】： 山东大学岩土与结构工程研究中心;中铁十四局集团第五工程有限公司;
【基金】：国家自然科学基金项目(51179098,51379113)
【分类号】：U441.5

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本文编号：2513778