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大跨度PC连续箱梁桥的温度场及其效应分析

柯尊礼  
【摘要】: 公路及城市立体交通的全面发展,桥梁建设进入了前所未有的高潮时期,其中箱型梁以其优良的截面形式在大跨度PC梁桥建设中占有极重要的地位。但是在国内外的桥梁施工和使用过程中,常发现有一些裂缝,造成极大的危害,受到国内外桥梁专家和研究工作者的重视,温度应力是混凝土箱梁发生裂缝的主要原因。工程实例表明,温度场对箱梁的温度应力和挠度有很大的影响。使用不同的温度梯度模式计算得到的梁内温度应力相差非常大。因此,有必要通过实验和理论等研究工作,得到合适于我国或某一地区的大跨度PC连续梁桥的温度场分布规律及其温度效应,可以用于指导设计,确定施工立模及混凝土浇注的合理时机,对关键的施工工序进行适当的温度控制。 目前混凝土箱梁温度场的计算理论和方法概括起来,大致可以分为三类: 第一类为热传导方程求解法;第二类为近似数值分析方法,如有限差分法、有限元法等;第三类为半经验半理论法。 本文在分析了上述各种方法的理论基础上,从以下五个方面进行了研究。 1、结合工程实例,用有限元方法(ANSYS)建立箱梁截面的温度计算模型,由实测的边界条件和实际约束条件计算出箱梁截面的温度场。 2、用ANSYS建立预应力混凝土箱梁T构的温度计算模型,由实测温度给定边界条件,分别计算出温度对预应力混凝土箱梁T构挠度的影响以及对预应力混凝土箱梁截面应力的影响。 3、采用现场实测的方法,通过测量预埋在箱梁截面的温度传感器,得到不同时刻箱梁截面的温度变化数据,然后利用这些温度测试数据,用回归分析的方法拟合出沿梁高方向的温度分布规律,从而得到箱梁梁高方向的温度场。 4、通过测量出的箱梁控制截面的应力和线形数据变化,确定某一时刻温度场模式对大跨度PC连续箱梁T构的应力和挠度的影响。再通过不同温度场对箱梁结构的应力和挠度的效应,得到温度场及其效应应力和效应挠度的非线性关系。 5、并将实测到的温度场及其效应结果与采用有限元分析软件ANSYS分析计算的结果进行了比较,验证了温度场梯度模式的正确性。从而进一步确定我国某一地区的温度场梯度模式,以及这一温度模式对结构的应力和挠度的影响。


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