无铺装钢箱梁温度梯度及其对顶推与斜拉状态影响分析

发布时间：2020-05-24 21:48

【摘要】：钢箱梁由于具有质轻、高强、抗扭刚度大、施工便利等特点,越来越广泛地应用于悬索桥、斜拉桥主梁建设之中。斜拉桥作为超静定体系,因其钢箱梁热膨胀系数大,导热快,温度场分布较为复杂,温度效应较显著,对结构的影响不容忽视。斜拉桥成桥状态由于温度作用往往会跟设计状态有所区别,尤其是钢箱梁在施工过程中因其没有铺装层的遮挡,温度效应更加显著。我国规范给出的钢-混叠合梁截面的温度梯度模式并不适用于无铺装钢箱梁,研究无铺装钢箱梁温度梯度显得尤为重要。本文以沱江四桥为工程背景,在施工过程中对其无铺装钢箱梁温度场进行了为期3个月的监测,以温度场监测数据为基础,分析钢箱梁各板件随时间变化的规律,根据热传导理论和有限元原理采用ANSYS计算钢箱梁在施工过程中的温度场,并借助Midas/Civil分别研究钢箱梁顶推施工过程和斜拉状态温度梯度对结构的影响。主要研究内容和成果如下:(1)阐述了钢箱梁日照参数确定方法和热工参数选取方法,按照所阐述的方法得到了钢箱梁各板件的综合换热系数h和综合大气温度Tsa。(2)利用ANSYS建立第三类边界条件(已知综合换热系数h和综合大气温度Tsa)下无铺装钢箱梁温度场计算模型,在此基础上,研究参数变化对钢箱梁温度场的影响。(3)对无铺装钢箱梁温度场进行长期监测,分析钢箱梁温度场随时间变化的规律;给出不同天气下钢箱梁沿横桥向、竖向的温度场分布;将实测温度与理论计算温度进行对比,验证了理论计算的准确性。(4)根据不同时刻实测钢箱梁温度场确定了钢箱梁纵隔板最不利温度梯度模式。(5)分析无铺装钢箱梁温度梯度对其顶推受力状态的影响,确定温度梯度对钢箱梁应力、线型、支反力以及合拢口宽度的影响量。(6)对比分析拟合的无铺装钢箱梁温度梯度模式和BS5400无铺装温度梯度模式所引起的斜拉桥温度效应,比较在两种模式下,钢箱梁的应力、位移以及斜拉索索力情况。
【图文】：

１．３研究背景逡逑１．３．１课题来源逡逑本文课题来源于“四川省泸州市沱江四桥主桥施工监控辅控项目”，主桥钢箱梁在逡逑顶推过程中的温度场监测及其温度效应研宄属于该项目研宄中的一部分。逡逑（１）项目背景逡逑四川省泸州市沱江四桥主桥为独塔双索面斜拉桥结构形式，斜拉索主跨编号为逡逑Ｍｌ？Ｍ１５，边跨编号为Ｓ１￣Ｓ１５，共３０对，跨径布置为５５＋２００＋５８＋５０ｍ，主桥主梁采用逡逑钢－砼混合梁，主跨钢箱梁段长２４４．７５ｍ，，边跨混凝土梁段长１１６．５ｍ。引桥采用等截面逡逑混凝土连续梁，城西方向引桥跨径布置为３Ｘ４５ｍ，城北方向引桥跨径布置为４Ｘ４５ｍ，逡逑总体布置图如图１．１所示。主桥钢箱梁横截面为ＰＫ断面形式，内轮廓线高３．４５２ｍ，顶逡逑板宽为４９．０ｍ，设２％的双向横坡，斜底板宽８．２２ｍ，水平底板宽７．４ｍ，钢箱梁横截面如逡逑图１．２所示。逡逑３Ｘ４５ｍ逦，邋５５ｍ２００ｍ逦５８ｍ５０ｍ４Ｘ４５ｍ逦＇．：ｉ逡逑

（２）桥址处温度环境逡逑沱江四桥主桥桥址处位于四川盆地的南端边缘，地处东经１０５．４３°邋，北纬２８．８７°邋，逡逑属丘陵区准南亚热带季风湿润气候，春秋季暖和，夏季炎热，冬季不太冷，，年平均温度逡逑１７．１°Ｃ？１８．５°Ｃ，年平均降雨量１１６１．邋００ｍｍ。每年的７、８月为泸州市当地温度最高月份，逡逑每年的１、２月为当地温度最低月份，泸州历史最高气温为４３．２°Ｃ，历史最低气温为－２°Ｃ。逡逑１．３．２研究思路、方法逡逑本文采用以实桥测试与理论分析（有限元法）相结合的研究方法研究钢箱梁日照温逡逑度场。首先确定求解温度场所需要的边界条件和相关热力学计算参数，从而求出ＡＮＳＹＳ逡逑建模所需的综合换热系数和综合大气温度；应用有限元软件ＡＮＳＹＳ计算主桥钢箱梁在逡逑施工过程中的温度场，将钢箱梁各关键位置的计算温度与现场实测温度做比较，验证采逡逑用有限元方法计算钢箱梁温度场应用于实际工程的可行性；基于主桥在顶推施工时的温逡逑
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U448.27

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本文编号：2679040