高温浇筑铺装下南京长江大桥钢桥面板温度效应分析

发布时间：2021-01-22 00:52

　　浇筑式沥青混凝土在大跨径钢箱梁中的使用日益广泛,而浇筑式沥青混凝土的下料温度高达220℃～240℃。由于钢桥面板各向异性的特点,如此的高温浇筑在钢桥面板上,将会导致钢梁在各向温度分布不均匀,导致钢梁中产生不容忽视的温度效应。本文中主要研究了浇筑式沥青混凝土对钢桥的温度场影响及由此产生的温度效应,使用有限元软件ABAQUS进行温度场模拟及温度应力模拟。研究内容如下:（1）确定浇筑式沥青混凝土高温摊铺使用瞬态热传导理论,确定温度场模拟需要的热力学边界条件及钢材与沥青混合料的热工参数。其次,确定了通过设置界面换热系数,进行沥青混合料与钢桥面的热传导模拟。（2）通过实测值与模拟值的对比,确定选取的各种参数能够在有限元软件中对实际环境进行有效的模拟。通过对钢桥面板竖向及横向温度分布仿真值的拟合,确定规范中规定的温度梯度曲线可以在高温浇筑环境中使用。（3）通过浇筑式沥青混凝土施工时不同工况下的敏感性分析,发现对温度场影响的最大的是铺装层厚度、下料温度及界面传热系数,并且判定其影响程度。其次,确定不同季节、不同摊铺时刻及不同风速对温度场影响有限。由此确定,沥青摊铺的最不利影响条件。（4）南京长江大桥... 

【文章来源】：南京林业大学江苏省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

局部桥面板受约束示意图

5究较少，尤其是对于浇注式沥青混凝土摊铺对于钢桥面板的温度尝温度变形和温度应力的研究很少。因此本文旨在探究高温摊铺下钢箱梁温度场的变化，以及由温度而产生的应力及位移情况。1.3本文主要的研究内容及技术路线1.3.1研究目的本文首先研究高温浇筑下钢桥整体的温度场分布变化。然后，结合施工阶段施工机械荷载，研究钢桥在施工阶段产生的总体力学响应。并对局部桥面板变形引起的铺装厚度差异进行分析。1.3.2研究内容（1）首先对根据文献，对温度场理论进行研究，判断使用有限元软件ABAQUS来模拟温度场分布及温度下映。再通过对钢桥面温度实测值与模拟值的对比分析，确定选取合适的热力学边界条件和材料的热工参数。（2）其次建立温度场分布模型，确定其在竖向和水平方向的温度分布规律，并对浇筑区域竖向及横向的仿真温度值进行拟合，判断国内规范是否能适用于高温浇筑。然后对影响温度分布的各种影响因素进行对比分析，确定温度场分布的最不利影响条件。（3）最后建立高温浇筑铺装下钢箱梁温度效应模型，赋予自重荷载和边界条件，施加温度荷载及机械荷载，得到局部温度应力，研究荷载作用下钢箱梁总体应力响应和桥面板系的应力响应。并对桥面板变形引起的铺装层厚度差异进行研究。本文技术路线如图1-2所示，研究内容主要概括为：图1-2技术路线Fig1-2Technologyroadmap

7在微分方程的基础上，结合三类传热边界进行求解，即：第一类边界条件(在边界上赋予温度值)，，，t（2-2）第二类边界条件(在边界上赋予热流密度)t（2-3）第三类边界条件(对流换热条件)t（2-4）式中，，，为边界外法线的方向余弦；为Sl上的温度；为S2上的热流密度，W/m2；为热交换系数，W/m2k。因此，在瞬态温度场模拟中，需要对铺装层和钢桥赋予初始温度、太阳辐射产生的热流密度和与周围空气的对流换热系数。2.3铺装环境中的热力学边界条件在钢桥面铺装施工过程中，其周边环境及铺装相关材料的差异都会对温度场产生很大的影响，如图2-1所示。周边环境影响因素主要包括太阳辐射、周边温度及风速变化，而材料差异主要是钢板和沥青表面的辐射率、钢板与铺装层间的传热效果。钢桥面铺装温度场主要通过热传导、热辐射及对流换热。铺装层表面直接吸收太阳辐射并将部分能量反射到大气中；由于桥梁与周围环境的温差，桥梁系统与周围大气对流换热；采用热传导法在钢桥面上铺设高温沥青，热量从高温沥青传递到钢箱梁中。下文将对这些因素进行具体的描述。图2-1钢桥面铺装环境示意图Fig2-1Schematicdiagramofsteeldeckpavementenvironment2.3.1太阳辐射量太阳辐射一般包括太阳直接辐射、散射和表面反射。


本文编号：2992220