寒區(qū)大跨徑混凝土箱梁橋溫度場及溫度效應(yīng)分析.pdf

1、溫度作用是混凝土箱梁橋發(fā)生裂縫的主要原因之一,目前不同國家、不同地區(qū)對混凝土箱梁橋的溫度梯度模式及取值沒有取得共識。東北寒冷地區(qū)是我國緯度最高、經(jīng)度最偏東地區(qū),獨特的地理位置造成該區(qū)特殊的氣候條件:冬季嚴寒漫長,氣溫較同緯度其他地區(qū)低10℃以上,夏季溫熱多雨,春季干旱多風,秋季降溫急劇。寒冷地區(qū)大跨混凝土箱梁橋溫度場分布有別于其他地區(qū),溫度裂縫對橋梁結(jié)構(gòu)安全性和耐久性危害程度更大,因此開展寒冷地區(qū)大跨徑混凝土箱梁橋溫度場分布及溫度效應(yīng)的

2、研究,確定更加符合寒冷地區(qū)實際情況的混凝土箱梁橋溫度梯度分布模式,具有非常重要的意義。
　　本文在對寒冷地區(qū)混凝土箱梁橋溫度場長期觀測的基礎(chǔ)上,研究大跨徑混凝土箱梁橋溫度場分布及溫度效應(yīng)特點,確定寒冷地區(qū)混凝土箱梁橋的溫度梯度分布模式。主要研究內(nèi)容和成果概括如下:
　　對黑龍江省同時期建設(shè)的三座混凝土箱梁橋溫度場進行了一年多的連續(xù)觀測,觀測期涵蓋主梁施工期及兩個月左右的運營期,獲得了大量詳實可靠的箱梁溫度數(shù)據(jù)。通過對實測溫度

3、數(shù)據(jù)分析得到在太陽輻射升溫、環(huán)境驟然降溫及冬季寒冷環(huán)境下大跨混凝土箱梁頂板、底板及腹板溫度的分布規(guī)律及其隨時間變化規(guī)律。
　　采用有限元程序ANSYS對箱梁溫度場進行了計算,并將計算值和現(xiàn)場實測值進行了對比分析,表明利用有限元程序ANSYS進行箱梁日照溫度場分析,可以得到工程上足夠精確的結(jié)果。根據(jù)有限元分析結(jié)果對實測的混凝土箱梁溫度場分布進行了補充完善。
　　利用前面的有限元模型,適當變換氣象條件、材料熱工性質(zhì)、截面形狀等參

4、數(shù)數(shù)值,計算得到混凝土箱梁溫度場隨太陽輻射強度、大氣溫度、截面高度、混凝土導熱系數(shù)及混凝土比熱等參數(shù)的變化規(guī)律。并對公路橋梁經(jīng)常采用的橋面鋪裝結(jié)構(gòu),分升溫及降溫兩種情況,研究了橋面鋪裝對箱梁溫度場的影響。結(jié)果表明太陽輻射強度及橋面鋪裝是影響混凝土箱梁溫度場的主要因素。
　　采用二維模型分析依托工程箱梁橫向、豎向及縱向溫度應(yīng)力的分布規(guī)律。同時采用三維模型及平面桿系程序進行混凝土箱梁溫度應(yīng)力的對比分析,得到采用不同模型計算溫度應(yīng)力的差

5、別。以依托工程6×150m混凝土連續(xù)箱梁橋為研究對象,對比分析了不同“規(guī)范”的豎向溫度梯度模式及混凝土箱梁縱向溫度應(yīng)力。結(jié)果表明,在太陽輻射下,箱梁頂板下緣橫向拉應(yīng)力較大;箱梁下緣負溫差在截面下緣產(chǎn)生較大的縱向拉應(yīng)力,在進行橋梁設(shè)計時不考慮截面下緣負溫差對結(jié)構(gòu)安全不利。
　　通過對齊齊哈爾地區(qū)兩座大橋?qū)崪y溫度數(shù)據(jù)的分析,參考有限元計算結(jié)果,得到了位于齊齊哈爾濱市的大跨混凝土箱梁橋無橋面鋪裝時豎向溫度梯度模式及箱梁板件溫度梯度模式。