严寒地区矩形钢管混凝土拱桥温度效应研究

发布时间：2017-07-31 01:15

  本文关键词：严寒地区矩形钢管混凝土拱桥温度效应研究

  更多相关文章： 拱桥 矩形钢管混凝土 严寒地区 温度效应 截面温度场 太阳辐射 温度梯度

【摘要】：矩形钢管混凝土不仅兼具圆形钢管混凝土承载能力高、塑性韧性好、经济效益显著等特点,还具有截面尺寸灵活多变,节点构造形式简单,存放运输方便等优势,并通过在管内设置纵向加劲肋等措施有效地防止了钢板局部屈曲和脱空现象的产生,具有广阔的应用前景。但针对这种组合结构还有很多问题亟待解决,温度便是其中之一。钢材和混凝土两种材料热工性能差异显著,因此钢管混凝土拱桥的温度问题也不同于普通混凝土桥梁。我国幅员辽阔,桥梁所处地理位置与气象条件差别很大,不同地域的桥梁采用相同的温度模式的方法有欠妥当。因此本文以太阳辐射强烈、气温变化显著的严寒地区的矩形钢管混凝土拱桥对象,对热传导理论、严寒地区气候特征、截面温度场形式以及温度效应进行深入研究,主要研究内容如下:(1)归纳总结了钢管混凝土拱桥温度场方面的研究成果,并对现有的热传导理论和太阳辐射计算方法进行了阐述,为拱肋截面温度场的数值模拟奠定了基础。(2)在严寒地区桥梁现场进行了矩形钢管混凝土构件的日照温度场试验研究,结果表明严寒地区日照作用下的试件表面温度变化较大,试件截面温度场呈现出明显的非线性特征。核心混凝土温度变化滞后于钢管温度变化,而钢管温度变化滞后于气温变化。管内加劲肋对截面温度场影响显著,降低了核心混凝土温度变化的滞后程度,减小了截面温度梯度。建立了相应的实体有限元模型,并将数值模拟结果与实测值进行了对比,结果吻合良好,确定了该数值模拟方法的可靠性。(3)对青海西宁地区近五年的气象资料进行了分析,归纳总结出春、夏、秋、冬四个季节的典型气候特点和温度效应计算参数。对不同季节、不同时刻依托工程的矩形钢管混凝土拱肋截面温度场进行了分析,给出了拱肋截面最不利梯度升、降温曲线,并与规范进行了对比。对影响截面温度场的三个气象参数进行了敏感性分析。(4)以青海省西宁地区的一座桁架拱桥作为典型的严寒地区矩形钢管混凝土拱桥的代表,根据该地区的气候及温度特点,结合本文提出的最不利温度梯度模式,对该桥的均匀温度效应和梯度温度效应进行了分析研究。
【关键词】：拱桥 矩形钢管混凝土 严寒地区 温度效应 截面温度场 太阳辐射 温度梯度
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441.5;U448.22
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景和意义10-13
• 1.1.1 矩形钢管混凝土拱桥10-11
• 1.1.2 我国严寒地区气候特点11-12
• 1.1.3 研究意义12-13
• 1.2 钢管混凝土拱桥温度效应研究现状13-17
• 1.2.1 计算方法及数值模拟研究现状13-14
• 1.2.2 施工阶段温度效应研究现状14-15
• 1.2.3 成桥阶段温度效应研究现状15-17
• 1.3 本文依托工程及主要研究内容17-20
• 1.3.1 依托工程简介17-18
• 1.3.2 主要研究内容18-20
• 第二章 钢管混凝土截面温度场理论研究20-28
• 2.1 热传导基本理论20-21
• 2.1.1 热传导基本方程20
• 2.1.2 热传导过程中的单值性条件20-21
• 2.2 日照作用下的边界条件21-27
• 2.2.1 太阳辐射计算22-26
• 2.2.2 对流换热计算26
• 2.2.3 辐射换热计算26-27
• 2.3 小结27-28
• 第三章 矩形钢管混凝土截面温度场试验研究28-47
• 3.1 现场试验简介28-31
• 3.1.1 试件参数28-29
• 3.1.2 试验仪器29
• 3.1.3 试验方法及测点布置29-31
• 3.2 试验数据分析31-36
• 3.3 日照作用下温度场有限元计算36-40
• 3.3.1 热工参数计算36-37
• 3.3.2 单元选取与网格划分37
• 3.3.3 边界条件确定37-39
• 3.3.4 初始条件选取39-40
• 3.4 有限元计算结果及与实测数据的比较40-46
• 3.4.1 有限元计算结果40-43
• 3.4.2 实测值与计算值对比分析43-46
• 3.5 小结46-47
• 第四章 严寒地区矩形钢管混凝土拱肋截面温度梯度研究47-66
• 4.1 严寒地区气候特点（以西宁地区为例）47-51
• 4.1.1 典型四季日气温变化47-49
• 4.1.2 典型四季太阳辐射强度49-51
• 4.2 全年温度场特点分析51-54
• 4.3 最不利温度梯度确定54-58
• 4.3.1 多项式拟合56-57
• 4.3.2 四折线拟合57-58
• 4.4 气象参数敏感性分析58-64
• 4.4.1 风速59-60
• 4.4.2 大气温度60-63
• 4.4.3 太阳辐射强度63-64
• 4.5 小结64-66
• 第五章 严寒地区钢管混凝土拱桥温度效应研究66-75
• 5.1 杆系有限元模型建立66-67
• 5.2 均匀温度效应分析67-69
• 5.3 梯度温度效应分析69-73
• 5.4 小结73-75
• 结论与展望75-78
• 结论75-76
• 展望76-78
• 参考文献78-81
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果81-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 季德钧;刘江;张tQ芳;刘永健;;高原高寒地区钢-混凝土组合梁斜拉桥温度效应分析[J];建筑科学与工程学报;2016年01期

2 陈津凯;陈宝春;刘振宇;余新盟;;钢管混凝土拱均匀温差设计取值研究[J];土木工程与管理学报;2013年04期

3 刘振宇;郭子雄;;脱粘对钢管混凝土拱温度应力及内力影响分析[J];华侨大学学报(自然科学版);2012年02期

4 刘振宇;孙潮;陈宝春;;钢管混凝土桁拱温差计算取值研究[J];公路交通科技;2010年12期

5 林春姣;郑皆连;黄海东;;钢管混凝土拱计算合龙温度试验研究[J];广西大学学报(自然科学版);2010年04期

6 陈宝春;刘振宇;;钢管混凝土脱粘构件温度场研究[J];中国公路学报;2009年06期

7 倪梓媛;;温度荷载对钢管混凝土拱桥拱肋安装线形的影响分析[J];铁道建筑技术;2009年09期

8 陈宝春;刘振宇;;钢管混凝土拱桥温度问题研究综述[J];福州大学学报(自然科学版);2009年03期

9 柯婷娴;陈宝春;刘振宇;;日照下钢管混凝土哑铃形拱肋截面的温度场有限元计算[J];长沙交通学院学报;2008年04期

10 陈宝春;刘振宇;;日照作用下钢管混凝土构件温度场实测分析[J];公路交通科技;2008年12期

，

本文编号：596842