基于3D有限元的梁桥温度效应研究

发布时间：2020-05-28 11:14

【摘要】：桥梁温度效应研究一直是桥梁设计、施工、维护中的重点关注问题之一,纵向、横向温度梯度过大,会产生过大温度应力导致梁体开裂,对结构的安全性、耐久性和适用性均有很大影响。近几十年来关于桥梁温度效应有很多研究,大多简化成二维问题进行分析,这些对常规结构在大部分工况有较好的精度,但在一些复杂结构和工况下(如复杂的温度场)精度难以满足。3维温度场下的桥梁温度效应计算理论复杂,目前缺乏桥梁温度效应结构概念设计的理论指导,设计、研究人员采用二维分析方法将对研究温度效应可能导致结构偏不安全。另一方面,桥梁选址分散,通常缺少必要的气象温度资料,导致前期勘测造成困难,因此需要建立可靠的理论计算该地气象资料,进而得到温度场参数,从而为高精度的温度效应分析提供基本参数。因此本文将在计算温度效应时突破平面分析的限制,给出桥梁温度概念设计指导,得到一整套3D桥梁温度效应计算方法。主要工作内容如下:(1)根据太阳日照天文模型理论,计算混凝土梁桥位于不同桥址(经度、纬度和方位角)下梁桥3维模型的辐射情况。再利用各处辐射值作为边界,在有限元软件ABAQUS中得到全桥温度分布,并以指数函数形式拟合最大温差时刻的温度梯度。(2)推导了三参数力矩分配法求解过程,选定梁桥的截面高度,跨中高跨比,支座高跨比作为关键参数,求出传递系数,分配系数和基本弯矩以供求解。为验证本文所述方法的准确性,利用本文方法计算的结构与Midas和结构力学求解器计算结果相比只有2%的误差,证明了此方法准确可靠。(3)采用平面应变方法计算桥梁温度自应力,特别是横向温度应力及其主要影响参数的分析。对拟合温度梯度公式、铁路桥规和公路桥规进行了理论计算,并采用有限元仿真软件ABAQUS进行了梁桥的3D模型进行比较,结果证明误差非常小。最后采用变截面连续梁力矩分配法,给出了梅岙大桥温度内力的计算结果。
【图文】：

作技基金资助项目的支持，针对混凝土连续梁桥的温度面分析的限制，为梁桥温度概念设计提供指导，并完解的一整套方法。计算模型选择位于浙江温州市的梅刚构混合梁桥，不管从材料组成还是结构形式都非常模型将以此作为有限元模拟试验。凝土梁桥温度效应一整套计算方法，，如图 1-1 所示。面辐射值，获取在无温度实测地区计算桥梁温度应力识且理论较复杂，是非常重要的一步且对后续计算有算辐射值代入 3D 模型中作为边界条件，得到位于我并将纵向温度梯度进行拟合与铁路桥规和公路桥规比五

图 3-2 大气温度变化度改变的另一个因素为对流换热系数，对流换热目前没数的因素多种多样，相关理论也很多。在土木工程领域境，可近似认为影响对流强弱的主要因素为风速，风速交换系数有非常大的影响，此处采用 Jurges-Nusselt 公42.6( 1.54 )c A Bh T T v接触面附近风速，若能实测接触面风速则代入式中即可。取常数计算混凝土桥温度效应是基于经验的方法，具热物体间直接接触而产生传热，不同于另一种换热—辐射电磁波传递热量，这是由构成物体的微粒发生热运动而
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U441

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本文编号：2685158