公路曲线桥梁在温度作用下的变形分析及应对措施

发布时间：2017-05-15 16:10

  本文关键词：公路曲线桥梁在温度作用下的变形分析及应对措施，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着国家建设力度的逐步加大,土木工程与交通行业正飞速发展起来。得益于桥梁行业越来越成熟的理论设计知识,各式桥梁均大量涌现出来。在这些桥梁建筑物中,曲线桥梁由于它突出的优点得到了广大建造师们的青睐。公路曲线桥非但可以解决直桥路线受到限制的各种问题,同时还能赋予桥梁一种不同于直线桥梁的曲线美。因此在国内乃至国际各个城市道路以及公路的交通体系当中,曲线桥在连接多种状态下的交通方面起到重要作用。曲线桥的受力情况往往非常复杂,它与直桥不同,因为自身曲率的原因,曲线桥会产生弯扭耦合的作用,所以曲线桥可能产生的病害与病害特征都和直桥有很大的不一样。即使是不受外力作用仅仅由于自身的重量也会使结构本身出现扭矩。根据大量的工程案例可以发现外界温度的改变是使得曲线桥出现安全隐患的一项非常重大的因素。本论文结合已有文献研究曲线桥的发展现状以及目前存在的问题,并以庐陵大桥为工程背景布置温度测点测量单箱双室截面梁体的温度场。根据所得数据分析此种截面在太阳照射的情况下各个时刻横向及竖向上的温度变化规律;然后根据工程实例曲线桥建模分析对比桥梁在年温度变化与日照温度变化的温度效应、分析对比不同曲线半径的曲线桥的温度效应、分析对比直线桥与曲线桥的温度效应、分析对比不同支承方式下的曲线桥的温度效应以及分析对比跨中独墩支座有无偏心距的曲线桥的温度效应。分析结果可以概括为以下几点:(1)在日照作用下箱梁顶板升温速度远大于梁截面的中下部,箱梁截面竖向上的温度分布呈现出明显的非线性规律;(2)日照作用下的曲线桥产生的温度应力远大于年温度变化,最大温度应力均位于次边支座上的梁段。其在日照升降温的影响下产生的横纵向位移远小于年温度变化产生的位移,但是由于其变化速度非常快,故其可能产生的安全隐患不容忽视;(3)随着曲率半径的降低全桥横向位移均有显著增量,其中曲线桥两端的增量最大,所以如果桥梁的曲率半径过小则在日照温度荷载的作用下曲线桥的梁体有出现侧翻的可能性;(4)直线桥在日照荷载作用下的横向位移为零,但在支承形式相同的情况下其纵向位移及温度应力分布规律与曲线桥相似;(5)曲率半径较大的曲线桥设置全抗扭支承对于温度应力以及位移的减小效果并不明显,对于此类曲线桥除梁端设置抗扭支承外其余均可选用点铰支承的形式;(6)跨中预设偏心距能够在不增加工程量的前提下减少曲线桥的横向位移,这种方式不但满足实际工程要求的经济性还可以改善曲线桥的受力情况。
【关键词】：曲线桥 温度场 温度应力 位移
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 主要符号说明9-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 概述10-13
• 1.1.1 公路曲线桥的优势10
• 1.1.2 常见的曲线梁桥可能发生的病害10-11
• 1.1.3 曲线梁桥建设发展状况11-13
• 1.2 本课题的研究现状、意义以及存在的问题13-14
• 1.2.1 国外研究状况13
• 1.2.2 国内研究状况13-14
• 1.3 本论文的主要内容14-15
• 第二章 大气中结构物的温度荷载理论15-24
• 2.1 引言15
• 2.2 温度荷载的特性15-17
• 2.2.1 年温度荷载16
• 2.2.2 骤然降温温度荷载16
• 2.2.3 日照温度变化16-17
• 2.3 混凝土结构的温度分布17-18
• 2.3.1 自然环境的影响17
• 2.3.2 结构内部因素的影响17-18
• 2.4 桥梁结构的热交换18-23
• 2.4.1 热交换的类型19
• 2.4.2 热源及热交换公式19-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 箱梁结构温度场及温度应力求解理论24-41
• 3.1 温度场求解理论24-25
• 3.1.1 傅里叶热传导微分方程24
• 3.1.2 近似数值分析法24-25
• 3.1.3 半理论半经验公式25
• 3.2 各国规范对于温度梯度的规定25-29
• 3.2.1 美国公路桥梁规范对于梯度温度的规定25
• 3.2.2 英国BS5400规范对于梯度温度的规定25-26
• 3.2.3 新西兰规范对于梯度温度的规定26-27
• 3.2.4 法国规范对于梯度温度的规定27
• 3.2.5 中国铁路桥涵规范对于梯度温度的规定27-28
• 3.2.6 中国公路桥涵规范对于梯度温度的规定28-29
• 3.3 工程实例温度场分析29-36
• 3.3.1 工程背景29-31
• 3.3.2 温度场试验布置31-32
• 3.3.3 试验数据分析32-36
• 3.4 曲线桥的变形原理及应力求解公式36-40
• 3.4.1 曲线梁桥的平面变形36
• 3.4.2 温差作用效应计算公式36-40
• 3.5 曲线桥建模软件简介40
• 3.6 本章小结40-41
• 第四章 工程实例曲线桥模型温度效应分析41-77
• 4.1 曲线桥模型简介41-43
• 4.2 温度应力求解公式43-44
• 4.3 曲线桥温度荷载作用下的应力云图44-45
• 4.4 曲线桥年温差与日照温差的温度效应比较45-57
• 4.5 曲线桥不同曲率半径下的温度效应比较57-62
• 4.6 曲线桥与直线桥的温度效应比较62-66
• 4.7 曲线桥在不同支承方式下的温度效应比较66-72
• 4.8 曲线桥中墩预设偏心距的影响72-75
• 4.9 本章小结及设计建议75-77
• 第五章 结论与展望77-79
• 5.1 本文的结论77-78
• 5.2 对于本论文的展望78-79
• 参考文献79-81
• 个人简历81-82
• 致谢82

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1 杨飞;万鹏恺;;曲线桥梁设计的方法[J];江西建材;2011年03期

2 李黎;吴t，

本文编号：368231