曲线钢箱梁桥温度场及其效应分析

发布时间：2017-08-31 14:01

  本文关键词：曲线钢箱梁桥温度场及其效应分析

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【摘要】：近年来,钢结构桥型在城市中小桥梁中得到越来越多的应用,其中曲线钢箱梁桥占有相当大的比例。由于钢材具有自重轻、比热小、温度膨胀系数大等特点,日照条件下,钢箱梁顶底板温差最大可达30℃左右,并沿竖向呈非线性分布。在温度荷载作用下,曲线钢箱梁桥的内侧支座极易出现负反力、脱空,从而引发倾覆失稳风险；其结构受力及变形也变得更为复杂,疲劳易损部位的应力状态也因温度效应而明显改变,进而影响结构的疲劳性能。本文以中国杭州地区一座三跨曲线连续钢箱梁桥为工程背景,对曲线钢箱梁桥的温度场及其效应进行研究,开展了以下几个方面的工作：(1)对背景桥的温度场进行现场实测及数值模拟,然后通过拟合分析确定了基于钢箱梁顶底板温差的以e为底的指数函数型温度场模式。运用该温度场模式,对温度变化引起的支座脱空位移进行了数值模拟并与实测值进行对比,验证了该温度场模式的准确有效性。(2)基于研究得到的温度场模式,对曲线钢箱梁桥倾覆稳定的温度效应进行了研究。通过对温度荷载、结构自重及车辆偏载等共同作用下支点反力变化情况的分析,确定了以两中支座中心连线作为转动轴的曲线钢箱梁桥倾覆失稳模式,讨论了支点压重及调整支座布置等设计对策。并将本文成果应用于其他同类桥梁,评估其倾覆稳定的温度效应并加以解决。(3)依托研究得到的温度场模式,对曲线钢箱梁桥疲劳性能的温度效应进行了讨论。采用疲劳寿命评估的热点应力法,分析了温度荷载对背景桥疲劳寿命的影响；得到温度荷载会因为增大了曲线钢箱梁桥疲劳易损部位的平均应力而显著降低其疲劳寿命的结论。建议在今后曲线钢箱梁桥的设计施工中,必须对曲线钢箱梁桥疲劳性能的温度效应加以考虑。
【关键词】：曲线桥梁 钢箱梁 温度场 温度效应 倾覆稳定 疲劳性能
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-7
• Abstract7-19
• 1 绪论19-33
• 1.1 曲线梁桥的概况19-21
• 1.1.1 曲线梁桥的定义19
• 1.1.2 曲线梁桥的特点19-20
• 1.1.3 曲线梁桥的现存问题20-21
• 1.2 混凝土箱梁温度场的研究现状21-27
• 1.2.1 温度场的国外研究现状21-22
• 1.2.2 温度场的国内研究现状22-24
• 1.2.3 各国规范关于温度荷载的规定24-27
• 1.3 曲线钢箱梁桥的温度场及效应研究27-30
• 1.3.1 钢箱梁温度场的研究现状27-28
• 1.3.2 曲线梁桥温度场的研究现状28-29
• 1.3.3 曲线钢箱梁桥温度效应研究的必要性29-30
• 1.4 本文的工程背景与主要研究内容30-33
• 1.4.1 背景工程介绍30-31
• 1.4.2 本文主要内容及思路31-33
• 2 现场监测分析33-43
• 2.1 概述33
• 2.2 监测方案33-36
• 2.2.1 温度观测方案33-35
• 2.2.2 应力观测方案35
• 2.2.3 支座位移观测方案35-36
• 2.3 监测结果及分析36-42
• 2.3.1 温度监测结果及分析36-39
• 2.3.2 温度应力监测结果及分析39-40
• 2.3.3 支座位移监测结果及分析40-42
• 2.4 本章小结42-43
• 3 钢箱梁的温度场模式43-62
• 3.1 概述43
• 3.2 日照温度场的形成原理43-45
• 3.3 无铺装层温度场的模拟分析45-57
• 3.3.1 参数获取45-48
• 3.3.2 有限元模拟48-51
• 3.3.3 拟合分析51-57
• 3.4 铺装层对温度场的影响57-61
• 3.5 本章小结61-62
• 4 曲线钢箱梁桥倾覆稳定的温度效应分析62-77
• 4.1 概述62
• 4.2 曲线梁桥的稳定性特点62-63
• 4.3 温度场对曲线钢箱梁桥的稳定性影响63-69
• 4.4 曲线梁桥的抗倾覆对策及应用69-76
• 4.4.1 抗倾覆对策69-73
• 4.4.2 其他应用实例73-76
• 4.5 本章小结76-77
• 5 曲线钢箱梁桥疲劳性能的温度效应分析77-103
• 5.1 概述77
• 5.2 钢桥的疲劳及评估77-80
• 5.2.1 疲劳的破坏机理77-79
• 5.2.2 疲劳性能的影响因素79-80
• 5.3 基于热点应力法的疲劳寿命评估方法80-85
• 5.3.1 钢桥疲劳寿命的评估方法80-81
• 5.3.2 热点应力法的定义81-83
• 5.3.3 热点应力的求解83-85
• 5.4 温度场对疲劳寿命影响的评估方法探讨85-92
• 5.4.1 疲劳荷载模型85-86
• 5.4.2 疲劳易损部位的确定86-88
• 5.4.3 应力幅的统计方法-蓄水池法88-89
• 5.4.4 疲劳评估的S-N曲线89-91
• 5.4.5 评估方法与流程91-92
• 5.5 工程应用—温度场对疲劳寿命影响评估92-102
• 5.6 本章小结102-103
• 6. 结论与展望103-104
• 6.1 结论103
• 6.2 展望103-104
• 参考文献104-111
• 作者简介111

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本文编号：765991