北京市箱型梁日照温度场及影响研究
本文关键词：北京市箱型梁日照温度场及影响研究
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【摘要】：桥梁暴露在自然环境中,受太阳辐射、环境温度等因素的影响,桥梁温度场时刻发生着变化。我国幅员辽阔,不同地区环境、气候情况不同,公路桥涵设计通用规范规定的温度场不能涵盖每个区域。为此,本文针对北京地区箱梁日照温度场开展研究,探究箱梁温度场分布规律及其对箱梁应力状态的影响。1:箱梁温度场监测通过对箱梁桥温度场的长期监测,一则研究箱梁结构温度场在一天内的时程变化;二则探寻箱梁温度场分布的曲线形式。在2015年1月~2015年12月时间段内、清朗无云的条件下,监测箱梁纵向、横向梯度温度、建立混凝土箱梁、钢-混组合箱梁温度场数据库,为模拟其温度梯度曲线奠定基础。2:温度场的理论计算依据太阳辐射和热传导理论,建立箱梁日照温度场的边界条件。确定与结构导热相关的物理、太阳辐射、对流换热和热传导理论的相关系数。通过ABAQUS有限元分析方法模拟不同太阳方位角下结构温度场的变化规律。3:梯度温度曲线形式的确定应用温度场监测数据拟合混凝土箱梁和钢-混组合箱梁竖向、横向梯度温度,在相关系数和置信概率均满足的条件下,确定两种桥型的最大温差曲线形式,可为未来规范修订提供参考。4:箱梁实际温度效应分析建立混凝土箱梁、钢-混组合箱梁实体单元有限元模型,通过加载《规范》和实测温度梯度,研究两种温度梯度下混凝土箱梁和钢-混组合箱梁的空间应力状态,研究其竖向温度梯度对箱梁应力大小的影响,探究横向梯度温度对箱梁应力状态的影响。
【关键词】：连续箱梁桥 太阳辐射 温度场 梯度温度 曲线拟合 温度应力
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441.5
【目录】：
- 摘要3-4
- Abstract4-9
- 第一章 绪论9-16
- 1.1 引言9-10
- 1.2 温度荷载的作用类型10-12
- 1.2.1 年气温变化10
- 1.2.2 骤然降温变化10-11
- 1.2.3 日照温度变化11
- 1.2.4 温度荷载对箱型梁桥结构的影响11-12
- 1.3 国内外对箱型梁桥温度效应的研究状况评述12-14
- 1.3.1 温度荷载分析12-13
- 1.3.2 温度应力分析13-14
- 1.4 有待进一步研究的问题14-15
- 1.5 论文主要研究的内容15-16
- 第二章 箱型梁日照温度场测试16-52
- 2.1 温度分布分析16-19
- 2.1.1 外界条件的影响16-18
- 2.1.2 内部条件的影响18-19
- 2.2 温度荷载分析19-51
- 2.2.1 监测内容20-21
- 2.2.2 监测桥梁21
- 2.2.3 监测方案21-22
- 2.2.4 监测结果22-51
- 2.3 本章小结51-52
- 第三章 箱型梁桥日照温度场理论计算方法验证52-65
- 3.1 热学基础52-58
- 3.1.1 辐射52-55
- 3.1.2 对流热交换55-56
- 3.1.3 热传导56-58
- 3.2 热力学计算方法58-59
- 3.2.1 直接求解法58
- 3.2.2 瞬态热分析58-59
- 3.3 理论验算59-64
- 3.3.1 边界条件的确定和热工系数的选择60-61
- 3.3.2 数值模拟和实测结果的比较61-64
- 3.4 本章小结64-65
- 第四章 箱型梁桥梯度温度曲线的拟合65-77
- 4.1 钢混组合梁温差曲线拟合65-73
- 4.1.1 竖向最不利梯度温度发生时的温度曲线形式65-69
- 4.1.2 横向最不利梯度温度发生时的温度曲线形式69-72
- 4.1.3 规范与实测的对比72-73
- 4.2 混凝土箱型梁温差曲线拟合73-76
- 4.2.1 竖向温度曲线73-74
- 4.2.2 横向温度曲线74-75
- 4.2.3 沿板厚方向温度曲线75
- 4.2.4 规范与实测的对比75-76
- 4.3 本章小节76-77
- 第五章 箱型梁桥温度效应分析77-102
- 5.1 研究意义77
- 5.2 钢混组合梁77-88
- 5.2.1 研究方法77-79
- 5.2.2 顶板上缘应力79-84
- 5.2.3 顶板下缘应力84-88
- 5.3 混凝土箱型梁88-100
- 5.3.1 研究方法89-90
- 5.3.2 顶板应力90-95
- 5.3.3 底板应力95-100
- 5.4 本章小结100-102
- 5.4.1 钢混组合梁100-101
- 5.4.2 混凝土箱型梁101-102
- 第六章 结论与展望102-103
- 6.1 本文总结102
- 6.2 进一步展望102-103
- 参考文献103-105
- 致谢105
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