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自然环境下大跨度悬索桥空间温度场和温度效应研究

发布时间:2020-10-01 05:58
   大跨度悬索桥以其优美的外形、强大的跨越能力,越来越多的出现在公路桥梁和城市桥梁选型中。悬索桥属于温度敏感柔性结构,在太阳辐射、空气散射、地面反射等环境辐射作用下,各构件辐射效应间相互影响,使得大跨度悬索桥太阳辐射作用下环境温度效应分析更加复杂。随着悬索桥施工阶段误差控制越来越严格以及健康监测数据分析过程中的温度效应剔除要求越来越精确,国内外学者开始对悬索桥温度效应问题更加重视。悬索桥受自然环境中各种因素影响,仅仅通过健康监测数据分析来研究悬索桥温度场分布和温度效应变化规律不足以揭示悬索桥温度效应产生机理,从而无法找出悬索桥施工阶段误差控制以及健康监测数据温度效应剔除过程中的共同规律。因此,本文基于官厅水库特大桥悬索桥主桥,采用有限元法对其温度场和温度效应进行精确模拟,本文的主要工作如下:1.基于太阳辐射三维遮挡理论和传热学基本理论,提出大跨度悬索桥空间温度场精细分析方法。并运用所提方法对实例悬索桥进行分析,研究在环境热辐射作用下大跨度悬索桥空间温度场分布规律以及钢-混凝土组合梁的竖向温度梯度分布规律,以及悬索桥各构件温度场分布差异的变化规律。2.以空间温度场精细分析结果为基础,分析悬索桥一天中温度效应变化规律,研究了悬索桥温度效应受日序数、风速、纬度、环境温度等环境条件影响规律。研究发现,对于单跨悬索桥,温度升高,悬索桥主塔塔顶有向中跨偏移趋势;温度降低,悬索桥主塔塔顶向边跨方向偏移。自然环境中对悬索桥温度效应大小起决定作用的是桥址处环境温度和地表风速,且随着风速的增加,悬索桥温度效应的增大程度逐渐减小、达到最大温度效应的时刻逐渐提前。环境因素发生变化时,悬索桥吊索内力变化不足5%。研究结果可以为悬索桥施工阶段误差控制提供理论依据。3.对移动荷载效应进行分析,研究了最不利活载效应和移动车辆效应。通过编写基于ABAQUS的移动车辆子程序模拟车辆在最外侧车道行驶过程,研究悬索桥移动车辆效应变化规律。通过环境温度效应与移动荷载效应对比,研究了悬索桥环境温度效应与移动荷载效应的关系,为快速判断悬索桥结构健康状态提供技术支撑。
【学位单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2018
【中图分类】:U448.25
【部分图文】:

流程图,研究思路,技术路线,流程图


第 1 章 绪论子程序,模拟车辆在桥上的行驶过程,得到移动车辆效应。(7) 将最不利活载效应、移动车辆效应与温度效应进行对比,得到移动荷载效应的关系,为大跨度悬索桥健康监测数据分析以及温度效技术支撑。基于以上分析,将自然环境下大跨度悬索桥空间温度场和环境温度路以及技术路线绘制成流程图如图 1-2 所示。

三角关系图,太阳辐射,悬索桥,构件


天津大学硕士学位论文射的最大强度。在进行太阳直接辐射的数值计算时,对于高海拔地区,可以表 2-1 提供的折减系数对林克式浑浊度系数进行折减。太阳直接辐射能量对大跨度悬索桥任意构件表面的影响公式(2-3)给出的地球表面接受的太阳直接辐射总能量 J,是针对与辐射相垂表面提出的。对于大跨度悬索桥来说,其各构件各外表面均无法保证与太阳光线垂直,使得大跨度悬索桥太阳直接辐射计算更加困难。随着几何学的完及对太阳辐射认识的增加,借助太阳辐射光线与大跨度悬索桥构件表面之间角关系,如图 2-3 所示,可以求得大跨度悬索桥任意构件任意表面的太阳直射强度。h——太阳高度角

示意图,热环境,桥梁,强制对流


桥梁所处热环境示意图

【参考文献】

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本文编号:2831487

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