温度是桥梁的一种重要荷载形式,显著影响结构的力学性能,是桥梁性能退化的重要原因之一,甚至引发重大安全事故。以往大量研究聚焦于温度极端情况,而对日常使用阶段全气候情况下的常态化温度分析未见报道。考虑温度效应的实时影响是桥梁结构实时状态评估的重要组成部分。本文提出和实现桥梁温度效应的全气候分析方法,首先基于场地气象参数的实测和分析,建立不同天气情况下的桥梁热分析边界条件;其次,通过对大型有限元分析软件的二次开发,实现桥梁温度效应的全气候连续分析;然后,建立建筑材料和构件层次的温度效应测试系统,对全气候方法进行试验研究和参数分析;最后,选取几类典型的箱型桥梁对方法的有效性和实用性进行验证。本论文的主要研究内容如下:(1)建立场地环境气象参数的监测系统对气象参数进行长期连续的监测。基于理论计算与实测数据分析,分别建立光照度-太阳直接辐射折减系数模型、云层覆盖率-太阳直接辐射折减系数模型,以及云层覆盖率-太阳散辐射折减系数模型。对晴朗天气下桥梁温度的传统计算方法进行改进和完善,进一步提出多云、雨天及雪天情况下传热边界条件的计算方法和计算辨别条件,实现桥梁全气候温度分析的理论计算方法。(2)基于有限元软件的二次开发和编程,实现桥梁全气候温度分析的数值计算。提出箱型桥梁内部空气单元一体化建模方法,采用表面辐射超单元建模的热-辐射耦合的瞬态热分析方法,实现桥梁热分析的严格热平衡条件。通过编程完成MATLAB与ANSYS数据交互与控制,确定不同天气情况下计算方法的触发及转换机制,确保计算的连续性,实现桥梁全气候温度分析的数值计算。(3)建立自然环境下建筑材料温度的测量系统,对混凝土板在多种天气条件下的温度场进行连续监测。根据现场气象参数和全气候方法计算热边界条件,采用有限元软件建立三维模型,采用瞬态热分析方法计算混凝土板截面在外部环境作用下的时变温度场。数值计算结果与实测温度数据进行比较,证明全气候热分析方法的正确性。(4)以箱型桥为研究对象,分别对某大跨悬索桥的钢箱梁截面和某大跨混凝土桥的箱梁截面进行温度场分析。参考实际桥梁的监测数据,选取了包含多云和降雨的天气条件进行温度场连续计算和分析。根据气象监测数据和全气候方法计算热边界条件,采用有限元方法分析箱梁截面在环境作用下的时变温度场,对计算结果与实测数据进行对比分析,结果表明全气候热分析方法能很好地计算箱型主梁截面的温度场。同时,对悬索桥的缆索体系(主缆和吊杆)的温度场进行了全气候情况下的计算和分析。对比试验结果,验证了全气候分析方法的准确性和有效性。