混凝土箱梁橋溫度效應(yīng)關(guān)鍵因素研究.pdf

1、溫度作用在混凝土箱梁橋中產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變可以與恒載或活載效應(yīng)相當(dāng)，是導(dǎo)致該類橋梁結(jié)構(gòu)在施工與運(yùn)營(yíng)期間產(chǎn)生裂縫的重要原因之一，因而對(duì)該類橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和適用性均有顯著影響。本文將混凝土箱梁橋溫度效應(yīng)的起因歸結(jié)為氣候因素、人為因素和材料自身因素三大類，并以ANSYS為軟件平臺(tái)，采用三維有限元仿真技術(shù)，對(duì)混凝土箱梁橋各種因素所導(dǎo)致的溫度效應(yīng)進(jìn)行了全面分析。全文主要工作如下：
　　 (1)構(gòu)建了輻射歷計(jì)時(shí)系統(tǒng)，提出了輻歷時(shí)角的

2、概念，重新定義了太陽(yáng)高度角和方位角的取值范圍，使這兩個(gè)角度隨輻歷時(shí)角的日變化和年變化具備單值性，在此基礎(chǔ)上提出了一套適用于土木工程三維日照熱分析的太陽(yáng)位置計(jì)算公式。
　　 (2)建立了以箱梁軸向方位角為變化參數(shù)的溫度場(chǎng)分析有限元模型，按照箱梁外表面與外界環(huán)境熱量交換的不同特性對(duì)模型的熱邊界進(jìn)行分類，根據(jù)箱梁外表面的動(dòng)態(tài)熱平衡條件求取外表面各類熱邊界的輻射氣溫及其隨輻歷時(shí)角的變化規(guī)律。借助ANSYS內(nèi)嵌的輻射矩陣生成器AUX12基

3、于半立方體法的單元“遮擋與可見性”判斷的功能，實(shí)現(xiàn)了箱梁外表面在任意輻歷時(shí)刻日影單元與非日影單元的區(qū)分與選擇，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了箱梁外表面動(dòng)態(tài)熱邊界的模擬。采用這種辦法對(duì)不同地理位置上各種軸向方位上的混凝土箱梁模型進(jìn)行了溫度場(chǎng)的時(shí)程計(jì)算和參數(shù)分析，并作了實(shí)橋驗(yàn)證。
　　 (3)提出了截面豎向溫差梯度模式的線性度概念。通過對(duì)比現(xiàn)行設(shè)計(jì)人員常用的簡(jiǎn)化計(jì)算方法和三維實(shí)體有限單元法計(jì)算同一混凝土連續(xù)箱梁橋在同一溫差梯度荷載作用下的溫度應(yīng)力計(jì)算結(jié)

4、果，指出由前者計(jì)算得到的溫度應(yīng)力值在分析模型的大部分部位都小于后者，文章分析了這種差別產(chǎn)生的原因。
　　 (4)對(duì)氣溫驟降作用下混凝土箱梁橋的溫度效應(yīng)進(jìn)行了參數(shù)分析，得到了箱梁截面的特征長(zhǎng)度、冷空氣對(duì)箱梁表面的對(duì)流換熱系數(shù)以及氣溫驟降的劇烈程度對(duì)箱梁溫度應(yīng)力的影響規(guī)律。采用“單元生死”技術(shù)模擬了瀝青攤鋪機(jī)在橋面的行進(jìn)過程，分析了高溫瀝青攤鋪?zhàn)鳂I(yè)過程中箱梁內(nèi)部的溫度分布和應(yīng)力特征。
　　 (5)按照松弛系數(shù)法的有限元格式，