基于Midas/civil的混凝土箱梁日照温差效应研究

来源 :石家庄铁道大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nathan_zk
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随着社会经济的快速发展,我国大跨预应力混凝土连续梁桥建设日益增加,混凝土箱梁桥在自然环境中会受到温度变化及太阳辐射的强烈作用,且混凝土导热性差,结构内部会产生非线性温差,这种非线性温差会使混凝土箱梁产生很大的温度变形和温度应力。经研究表明,温度应力是造成箱梁结构产生裂缝的重要因素之一,日照温差效应直接影响了混凝土箱梁桥的耐久性和安全性。各国规范的混凝土箱梁温度梯度模式对比中发现根据区域及气候不同而差别较明显,并且各国温度梯度为通用模式,虽然我国铁路规范考虑了大气透明度、地理纬度等影响,但是规范中规定的为最不利情况,本文旨在提供能够计算任一混凝土箱梁桥实时温度梯度的方法。本文以广东省一座(64+112+64)m预应力混凝土连续梁桥为工程背景,对日照温差效应做了深入研究。选取关键截面对其温度场进行现场观测并统计温度变化值,系统分析箱梁截面温度场分布及沿各板件厚度的温度变化规律。采用Midas/civil有限元软件对瞬态温度场进行模拟计算,首先通过普通天文学、气象学及传热学等学科理论知识对传热过程及边界条件进行分析,并利用Python编程语言编制能够计算任意时刻考虑温度环境、桥梁走向、桥梁位置以及箱梁构造等因素的温度荷载程序。将仿真模拟值与实测值进行对比,验证计算程序及计算方法的可靠性。对影响混凝土箱梁温度场的分布因素(包括桥梁走向、太阳辐射强度、混凝土热传导率、混凝土比热容和箱梁截面高度)做了定量分析,判断出哪些因素起主导作用。为更精确计算温度效应,根据实验观测及有限元计算温度场数据拟合出适用于广州地区的温度梯度曲线。对拟合温度梯度模式、中国铁路规范和英国规范温度梯度模式三种工况下的温度效应进行计算并对比分析。本文研究内容可为混凝土箱梁由日照温差产生的效应及广州地区温度梯度模式提供借鉴参考,并为混凝土箱梁的设计内容中温度效应计算及施工阶段提供指导。
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