大跨度叠箱渡槽温度场研究

发布时间：2017-08-14 04:12

  本文关键词：大跨度叠箱渡槽温度场研究

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【摘要】：自然环境中的混凝土结构长期受到外界环境以及人为因素的影响,而混凝土材料导热性差,使得混凝土结构物内外表面产生较大的温度梯度。尽管当前关于桥梁温度梯度问题的相关研究较多,但对新型叠箱渡槽温度场的研究很少。温度荷载会引起温度应力,从而引起叠箱渡槽的变形,甚至会影响到叠箱渡槽的安全性和耐久性。温度荷载与混凝土结构内部温度场的分布密切相关,因此,需要对叠箱渡槽温度场的分布进行相关研究,以确保叠箱渡槽在日后的正常使用性能。本文以黔中水利枢纽焦家渡槽为依托背景,在参阅大量研究资料的基础上,对叠箱渡槽温度场的分布情况进行了研究,通过现场实测和有限元计算得到了叠箱渡槽温度场的分布情况,并归纳总结出了叠箱渡槽温度梯度的计算公式。本文首先通过现场实测获得了大量的温度测试数据,得到了叠箱渡槽截面不同部位测点温度的变化规律。然后分析了叠箱渡槽热力学边界条件及相关热力学参数的取值,继而应用有限元分析软件ANSYS进行了叠箱渡槽温度场的数值模拟,在验证数值模拟计算正确的基础上,通过改变不同的边界条件,得到了影响叠箱渡槽温度场分布的影响因素及其变化规律。在此基础上,通过对大量观测数据的概率统计和分析,得到叠箱渡槽各个板件出现的最大温差值的分布情况及其出现的概率,并对现场实测值和数值模拟的计算值应用数值分析的方法用MATLAB程序进行了线性回归的计算,通过比较和修正相关计算参数,得到叠箱渡槽温度梯度计算公式。该研究可为类似工程的设计和施工提供相关技术参考和依据。
【关键词】：叠箱渡槽 温度场 有限元 温度梯度 温度梯度计算公式
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV672.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 概述9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状10
• 1.2.2 国内研究现状10-12
• 1.3 各国规范中关于温度梯度计算比较12-15
• 1.3.1 英国BS5400关于箱梁的竖向温度梯度12
• 1.3.2 美国AASHTO关于箱梁的竖向温度梯度12-13
• 1.3.3 新西兰桥梁规范关于箱梁的竖向温度梯度13
• 1.3.4 我国公路桥规JTG D60-2004关于箱梁的竖向温度梯度13-14
• 1.3.5 我国铁路桥规TB 10002.3-99关于箱梁的竖向温度梯度14-15
• 1.4 本文研究的主要内容15-17
• 第2章 叠箱渡槽温度场现场测试17-29
• 2.1 概述17
• 2.2 工程概况17-18
• 2.3 叠式渡槽温度场的现场布置方案18-21
• 2.3.1. 传感器的现场布置原则18
• 2.3.2. 温度传感器截面布置图18
• 2.3.3. 实验仪器18-19
• 2.3.4. 实验安装简述19-21
• 2.4 温度实验数据的分析21-28
• 2.4.1 叠箱渡槽顶板温度分布21-22
• 2.4.2 叠箱渡槽中隔板温度分布22-23
• 2.4.3 叠箱渡槽底板温度分布23-24
• 2.4.4 叠箱渡槽东腹板温度分布24-25
• 2.4.5 叠箱渡槽西腹板温度分布25-26
• 2.4.6 叠箱渡槽顶板横向温度分布26-27
• 2.4.7 叠箱渡槽腹板竖向温度梯度27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 叠箱渡槽温度场及热力学参数计算29-45
• 3.1 概述29
• 3.2 温度场分析的计算理论29-32
• 3.2.1 热传导微分方程法30-31
• 3.2.2 有限单元法31
• 3.2.3 半经验半理论法31-32
• 3.3 叠式渡槽热交换作用32-33
• 3.4 空气边界的求解33-38
• 3.4.1 叠式渡槽结构与空气的对流热交换34
• 3.4.2 叠式渡槽结构的长波辐射热交换34-35
• 3.4.3 叠式渡槽结构的短波辐射热交换35-36
• 3.4.4 太阳辐射的计算36-38
• 3.5 水边界的求解38-39
• 3.6 热力学参数的讨论与取值39-44
• 3.6.1 太阳辐射吸收系数39-40
• 3.6.2 热传导系数40
• 3.6.3 热交换系数40-41
• 3.6.4 叠式箱梁边界辐射的计算41-44
• 3.7 本章小结44-45
• 第4章 叠箱渡槽温度场数值模拟45-63
• 4.1 ANSYS温度场热分析概述45-46
• 4.1.1 ANSYS热分析简介45
• 4.1.2 ANSYS热分析步骤45-46
• 4.2 ANSYS温度场模拟结果分析46-53
• 4.2.1 温度场计算模拟结果46-50
• 4.2.2 ANSYS模拟结果与实测结果的对比50-53
• 4.3 叠箱渡槽温度场影响因素计算与分析53-62
• 4.3.1 水温对叠箱渡槽温度场的影响53-55
• 4.3.2 顶板铺装对叠箱渡槽温度场的影响55-57
• 4.3.3 顶面层铺装情况下上箱输水对叠箱渡槽温度场的影响57-58
• 4.3.4 上箱室水温不同时对叠箱渡槽温度场的影响58-60
• 4.3.5 顶面层铺装下上箱室不同水温对叠箱渡槽温度场的影响60-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第5章 混凝土叠箱渡槽温度梯度的研究63-81
• 5.1 叠箱渡槽温度作用实测数据整理分析63-66
• 5.2 叠箱渡槽温度梯度曲线研究66-72
• 5.2.1 实验状况下的温度梯度67-68
• 5.2.2 不同工况下的温度梯度曲线68-70
• 5.2.3 水温不同时的温度梯度曲线70-71
• 5.2.4 叠箱渡槽竖向温度梯度71-72
• 5.3 实测值温度梯度计算公式72-75
• 5.3.1 顶板温度测点的插值计算及公式拟合73-74
• 5.3.2 腹板温度测点的插值计算及公式拟合74
• 5.3.3 底板温度测点的插值计算及公式拟合74-75
• 5.3.4 温度梯度公式总结75
• 5.4 有限元模型温度梯度计算公式75-77
• 5.4.1 相关参数的计算76
• 5.4.2 温度梯度公式的拟合76-77
• 5.5 叠箱渡槽竖向温度梯度计算公式77-80
• 5.5.1 有限元模型温度梯度计算公式77-79
• 5.5.2 温度梯度计算公式修正79-80
• 5.6 本章小结80-81
• 结论与展望81-83
• 参考文献83-87
• 攻读硕士学位期间所发表的论文87-89
• 致谢89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 陈春;钱春香;许燕波;;基于最小热阻理论的混凝土导热系数计算模型[J];东南大学学报(自然科学版);2012年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 武立群;混凝土箱梁和空心高墩温度场及温度效应研究[D];重庆大学;2012年

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本文编号：670672