正交异性钢桥面板日照温度梯度效应研究
发布时间：2022-12-24 10:24
桥梁结构受日照温度梯度效应的影响越来越受到工程界的关注。我国最新颁布的《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）虽然给出了一种竖向温度梯度模式,然而我国幅员辽阔,桥梁结构形式各异,日照引起的温度效应在不同地区和不同形式结构上的分布和作用存在差异。正交异性钢桥面板以其特有的经济和结构优势越来越多地应用于桥梁建设中。但钢材导热性能强,梯度温度场分布对正交异性钢桥面板受力可能会有显著影响。本文以湘江三汉矶大桥为工程背景,对正交异性板钢桥日照温度场和温度梯度效应进行研究。本文主要内容和结论如下:（1）介绍了影响桥梁温度场的主要因素、传热学以及温度应力分析理论,并推导了有限元分析温度场方程。（2）在夏季高温条件下对钢箱梁桥开展了 24小时温度实测,系统分析了日照作用下正交异性板钢箱梁面板、底板以及风嘴处上下斜腹板温度的分布特征和变化规律,并分析了U肋、风嘴处上下斜腹板和钢箱梁横隔板竖向温度梯度变化规律。依据实测数据,采用线性函数和指数函数对钢箱梁日照竖向温度梯度进行了拟合。研究表明:日照条件下,钢箱梁内存在明显的“箱室效应”,U肋温度梯度变化率大于横隔板温度梯度变化率,需采用分段函数拟...
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 正交异性钢桥面板桥梁发展状况
1.3 国内外混凝土桥梁温度场及温度效应研究现状
1.3.1 混凝土箱梁温度场早期研究与发展状况
1.3.2 混凝土桥梁温度效应研究与发展状况
1.4 钢箱梁温度场及温度效应研究与发展状况
1.5 本文的主要研究内容
第2章 有限元分析温度场基本理论
2.1 引言
2.2 温度场的影响因素
2.2.1 气象影响因素
2.2.2 热传递因素
2.2.3 桥位因素和结构因素
2.3 温度场传热学理论
2.3.1 热力学第一定律
2.3.2 传热基本形式
2.3.3 导热基本定律
2.3.4 导热微分方程求解
2.3.5 导热边界条件
2.3.6 导热初始条件
2.4 温度场有限元理论
2.4.1 温度场有限分析原理与流程
2.4.2 温度场变分方程
2.4.3 温度场有限元方程推导
2.5 温度应力计算理论
2.5.1 基本假定
2.5.2 基于有限元的计算方法
2.5.3 基于结构力学的计算方法
2.6 本章小结
第3章 钢箱梁实测温度场分布特性
3.1 引言
3.2 湘江三汊矶大桥概况
3.3 温度实测实验
3.3.1 实验仪器
3.3.2 温度测点布置
3.4 钢箱梁温度场实测数据分析
3.4.1 主箱和钢锚箱测点温度变化特征
3.4.2 钢箱梁风嘴斜腹板温度数据分析
3.4.3 钢箱梁风嘴面板温度数据分析
3.4.4 钢箱梁主要测点温差分析
3.5 本章小结
第4章 钢箱梁温度梯度研究
4.1 引言
4.2 国内外桥梁规范对桥梁结构温度梯度的规定
4.2.1 英国桥规BS 5400对温度作用的规定
4.2.2 新西兰桥梁规范
4.2.3 美国公路桥梁设计规范
4.2.4 中国公路桥涵设计通用规范JTG D60-2015
4.3 正交异性钢桥面板箱梁温度梯度分析
4.3.1 风嘴处温度梯度
4.3.2 横隔板温度梯度
4.3.3 正交异性钢桥面板U肋温度数据分析
4.4 温度梯度曲线拟合
4.4.1 正温度梯度曲线拟合
4.4.2 负温差梯度曲线拟合
4.4.3 实测温度梯度模式与英国BS 5400温度梯度模式对比
4.5 本章小结
第5章 ANSYS计算正交异性钢桥面板温度梯度效应
5.1 引言
5.2 ANSYS温度场分析
5.2.1 单元选择
5.2.2 模型尺寸及材料参数
5.2.3 加载及求解
5.2.4 温度场仿真分析与实测值对比
5.3 温度应力分析
5.3.1 热-结构耦合
5.3.2 计算模型边界条件
5.3.3 温度应力计算结果
5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于实测的混凝土箱梁底板温度梯度研究[J]. 聂利英,刘明坡,朱倩,李杰. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2017(10)
[2]寒旱区正交异性板连续钢箱梁桥日照温度场研究[J]. 郑宏利. 钢结构. 2017(06)
[3]轨道交通U形梁日照温度梯度效应分析[J]. 董旭,李树忱,王鹏程,郭剑,张峰. 哈尔滨工程大学学报. 2017(07)
[4]货运繁重公路正交异性板钢桥弧形切口的疲劳性能[J]. 祝志文,黄炎,向泽,麦鹏. 中国公路学报. 2017(03)
[5]随机车流下钢-UHPC组合正交异性桥面疲劳性能研究[J]. 祝志文,黄炎,文鹏翔,陈魏,喻鹏,石亚光,邵旭东. 中国公路学报. 2017(03)
[6]日照作用下混凝土箱梁竖向温度梯度场研究[J]. 周记国,钟新谷,王桂花,薛晓锋. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2016(02)
[7]基于有效缺口应力法的正交异性钢桥面板疲劳评价[J]. 祝志文,钱六五. 湖南大学学报(自然科学版). 2015(09)
[8]寒流降温下混凝土箱形墩负温差效应的实测与分析[J]. 方志,马智慧,张文伟. 中国公路学报. 2015(07)
[9]基于现场监测数据的润扬大桥斜拉桥钢箱梁温度场全寿命模拟方法[J]. 丁幼亮,王高新,周广东,李爱群. 土木工程学报. 2013(05)
[10]基于长期监测数据的润扬大桥扁平钢箱梁温度分布特性[J]. 丁幼亮,王高新,周广东,李爱群. 中国公路学报. 2013(02)
硕士论文
[1]大跨混凝土箱梁桥日照最不利温度场及温度应力研究[D]. 张誉瀚.西南交通大学 2017
[2]温度作用对悬臂浇筑连续梁施工期间受力性能及线形控制的影响研究[D]. 张洪雨.北京交通大学 2012
[3]正交异性钢桥面板构造细节对疲劳性能的影响及优化研究[D]. 刘兴.北方工业大学 2011
[4]大跨度钢桥日照温度场和温度效应研究[D]. 段飞.西南交通大学 2010
[5]薄壁高墩预应力连续刚构桥温度效应研究[D]. 段永灿.长安大学 2010
[6]斜拉桥施工控制中的温度影响研究[D]. 曹发辉.西南交通大学 2004
本文编号：3726026
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 正交异性钢桥面板桥梁发展状况
1.3 国内外混凝土桥梁温度场及温度效应研究现状
1.3.1 混凝土箱梁温度场早期研究与发展状况
1.3.2 混凝土桥梁温度效应研究与发展状况
1.4 钢箱梁温度场及温度效应研究与发展状况
1.5 本文的主要研究内容
第2章 有限元分析温度场基本理论
2.1 引言
2.2 温度场的影响因素
2.2.1 气象影响因素
2.2.2 热传递因素
2.2.3 桥位因素和结构因素
2.3 温度场传热学理论
2.3.1 热力学第一定律
2.3.2 传热基本形式
2.3.3 导热基本定律
2.3.4 导热微分方程求解
2.3.5 导热边界条件
2.3.6 导热初始条件
2.4 温度场有限元理论
2.4.1 温度场有限分析原理与流程
2.4.2 温度场变分方程
2.4.3 温度场有限元方程推导
2.5 温度应力计算理论
2.5.1 基本假定
2.5.2 基于有限元的计算方法
2.5.3 基于结构力学的计算方法
2.6 本章小结
第3章 钢箱梁实测温度场分布特性
3.1 引言
3.2 湘江三汊矶大桥概况
3.3 温度实测实验
3.3.1 实验仪器
3.3.2 温度测点布置
3.4 钢箱梁温度场实测数据分析
3.4.1 主箱和钢锚箱测点温度变化特征
3.4.2 钢箱梁风嘴斜腹板温度数据分析
3.4.3 钢箱梁风嘴面板温度数据分析
3.4.4 钢箱梁主要测点温差分析
3.5 本章小结
第4章 钢箱梁温度梯度研究
4.1 引言
4.2 国内外桥梁规范对桥梁结构温度梯度的规定
4.2.1 英国桥规BS 5400对温度作用的规定
4.2.2 新西兰桥梁规范
4.2.3 美国公路桥梁设计规范
4.2.4 中国公路桥涵设计通用规范JTG D60-2015
4.3 正交异性钢桥面板箱梁温度梯度分析
4.3.1 风嘴处温度梯度
4.3.2 横隔板温度梯度
4.3.3 正交异性钢桥面板U肋温度数据分析
4.4 温度梯度曲线拟合
4.4.1 正温度梯度曲线拟合
4.4.2 负温差梯度曲线拟合
4.4.3 实测温度梯度模式与英国BS 5400温度梯度模式对比
4.5 本章小结
第5章 ANSYS计算正交异性钢桥面板温度梯度效应
5.1 引言
5.2 ANSYS温度场分析
5.2.1 单元选择
5.2.2 模型尺寸及材料参数
5.2.3 加载及求解
5.2.4 温度场仿真分析与实测值对比
5.3 温度应力分析
5.3.1 热-结构耦合
5.3.2 计算模型边界条件
5.3.3 温度应力计算结果
5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于实测的混凝土箱梁底板温度梯度研究[J]. 聂利英,刘明坡,朱倩,李杰. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2017(10)
[2]寒旱区正交异性板连续钢箱梁桥日照温度场研究[J]. 郑宏利. 钢结构. 2017(06)
[3]轨道交通U形梁日照温度梯度效应分析[J]. 董旭,李树忱,王鹏程,郭剑,张峰. 哈尔滨工程大学学报. 2017(07)
[4]货运繁重公路正交异性板钢桥弧形切口的疲劳性能[J]. 祝志文,黄炎,向泽,麦鹏. 中国公路学报. 2017(03)
[5]随机车流下钢-UHPC组合正交异性桥面疲劳性能研究[J]. 祝志文,黄炎,文鹏翔,陈魏,喻鹏,石亚光,邵旭东. 中国公路学报. 2017(03)
[6]日照作用下混凝土箱梁竖向温度梯度场研究[J]. 周记国,钟新谷,王桂花,薛晓锋. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2016(02)
[7]基于有效缺口应力法的正交异性钢桥面板疲劳评价[J]. 祝志文,钱六五. 湖南大学学报(自然科学版). 2015(09)
[8]寒流降温下混凝土箱形墩负温差效应的实测与分析[J]. 方志,马智慧,张文伟. 中国公路学报. 2015(07)
[9]基于现场监测数据的润扬大桥斜拉桥钢箱梁温度场全寿命模拟方法[J]. 丁幼亮,王高新,周广东,李爱群. 土木工程学报. 2013(05)
[10]基于长期监测数据的润扬大桥扁平钢箱梁温度分布特性[J]. 丁幼亮,王高新,周广东,李爱群. 中国公路学报. 2013(02)
硕士论文
[1]大跨混凝土箱梁桥日照最不利温度场及温度应力研究[D]. 张誉瀚.西南交通大学 2017
[2]温度作用对悬臂浇筑连续梁施工期间受力性能及线形控制的影响研究[D]. 张洪雨.北京交通大学 2012
[3]正交异性钢桥面板构造细节对疲劳性能的影响及优化研究[D]. 刘兴.北方工业大学 2011
[4]大跨度钢桥日照温度场和温度效应研究[D]. 段飞.西南交通大学 2010
[5]薄壁高墩预应力连续刚构桥温度效应研究[D]. 段永灿.长安大学 2010
[6]斜拉桥施工控制中的温度影响研究[D]. 曹发辉.西南交通大学 2004
本文编号：3726026
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