分离式混凝土箱梁日照温度自应力分析

发布时间：2019-10-15 11:21

【摘要】：在我国现行的公路桥涵设计规范中，日照温度梯度的两个组成因素均参照美国规范，且在全国范围内统一采用单一的温差基数。本文在基于太阳辐射理论的基础上，对某桥的分离式混凝土箱梁日照温度场分布及温度自应力进行了分析，旨在研究湘中地区东西走向桥梁的日照温度荷载效应特点，为完善公路桥涵设计规范提供参考。 本文以湘潭市内某东西走向的斜拉拱桥边跨分离式混凝土箱梁为工程背景，在缺乏桥址处实测太阳辐射强度数据的情况下，根据太阳辐射和相关气象学理论，反算出太阳辐射强度数据，并确定箱梁的内外传热边界条件。 利用ANSYS有限元软件为工作平台，建立三维日照温度场分析模型，对该分离式混凝土箱梁进行日照温度场仿真分析，分析结果表明，混凝土箱梁的外表面温度与大气温度的变化规律基本一致。对X1梁段的上下游顶板、底板、腹板各关键点的温度日时程变化进行了分析。得出各关键点相应的温度变化规律，同时对于顶板、底板、外侧腹板、内侧腹板各自的横向温差和沿梁高方向的竖向温差进行了分析，得出相应的温差值，并拟合出相应的温度梯度。 以ANSYS软件为工作平台建立分离式箱梁三维空间模型，根据温度场分析得到的温度荷载，利用ANSYS的间接耦合功能，对日照温度作用在该分离式混凝土箱梁结构内产生的温度自应力进行了分析，分析结果表明：在下午14:00竖向温差最大的时刻，顶板内表面在该时刻的最大横向拉应力值为3.38Mpa，顶板外表面横向压应力最大值为-3.6Mpa；腹板的内表面出现竖向拉应力，最大拉应力值为0.95Mpa。并选取了多条不同的路径，分析了在14:00时刻，上下游顶板内外表面、底板外表面、外侧腹板沿梁高方向内表面的横向温度自应力和竖向温度自应力的变化规律。
【图文】：

射 角 指 的 是 太 阳 光 线 与 任 意 受 照 射 平 面外 法 线 的cos sin sin h +cos cos hcos 为 受 照 射 的 任 意 平 面 与 水 平 面 之 间 的 夹 角 ， 为 平 面 的 外 法 线 在 水 平面 上 的 投 影 与 地 理 正 南 方 向 的 ， h为 太 阳 高 度 角 ， 各 角 度 的 几 个 关 系 见 图 3.1

箱 梁 翼 缘 板 在 太 阳 照 射 下 会 在 腹 板 上 产 生阴 影 ，对 腹 板 有 遮 阳 影 对 腹 板 所 受 到 的 太 阳 辐 射 强 度 有 折 减 效 果 ， 故 需 要 计 算 确 定 翼 缘 同 时 刻 在 腹 板 上 所 产 生 的 阴 影 长 度 ， 以 根 据 图 3.2 所 示 的 几 何 关 板 在 腹 板 上 不 同 时 刻 的 阴 影 长 度 可 按 下 式 计 算[ 7 2 ]tan /sin 90 sin cos tans cl l h h(2 式 中 ，cl 为 翼 缘 板 的 宽 度 ； h 和 为 太 阳 的 高 度 角 与 方 位 角 ； 为 方 位 角 。处 与 翼 缘 板 阴 影 中 的 腹 板 无 法 受 到 太 阳 的 直 接 辐 射 ，， 要 在 计 算 中 部 分 太 阳 辐 射 直 射 的 能 量 。
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U441.5

【参考文献】

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本文编号：2549607