基于ANSYS软件的混凝土薄壁箱梁日照温度场有限元分析

混凝土薄壁箱梁的日照温度场在很大程度上决定了预应力混凝土斜拉桥的温度效应,日照温度场受太阳辐射、地理位置、风向等诸多环境因素的影响,变化极其复杂。以厦蓉高速赤石特大桥为工程背景,针对主梁薄壁混凝土箱型截面,采用有限元方法,利用气象资料对日照温度场进行了仿真计算分析,并利用实测温度场对仿真分析中的参数取值进行校准,验证了有限元仿真计算分析方法的正确性;运用验证后的有限元模型,预测了不同时刻的混凝土薄壁箱梁截面温度场,对混凝土薄壁箱梁截面日照温度场的变化规律进行了总结,为同类型桥梁工程温度场的仿真计算提供了参考。     

混凝土箱梁悬臂施工中温度梯度对标高影响的分析与控制

为研究混凝土箱梁悬臂施工阶段温度变形对成桥状态线形的影响,以苏北地区京杭大运河特大桥混凝土连续箱梁作为工程背景,进行了混凝土箱梁温度场的观测试验.在实测箱梁温度场数据的基础上,将传热学有限元分析结果与实测数据进行了比较.计算值和实测值吻合较好.从而验证了影响施工期间箱梁温度梯度的主要因素是太阳辐射强度和箱梁梗腋高度,定量确定了其与温度梯度之间的关系.研究表明,悬臂浇注施工箱梁温度梯度可以表达为太阳辐射强度和箱梁梗腋高度的函数,将计算温度梯度结果代入最大悬臂状态的计算模型中,可预测温度梯度对各节段箱梁立模标高的影响.     

混凝土箱梁温度场有限元分析

应用大型有限元分析程序ANSYS对南京长江二桥北汊主桥0号块箱梁混凝土的浇注温度场进行了分析，并将计算结果与混凝土连续箱梁的实测温度进行了比较，结果显示用本文所建立的有限元分析模型可以精确的仿真实际混凝土温度场。     

预应力混凝土箱梁日照温度场试验及仿真分析

通过对某大跨预应力连续箱梁桥进行连续数日的温度场观测试验,验证了我国最新规范关于日照温度效应设计条款的可靠性;同时基于平面非稳态温度场理论,引入箱梁截面温度分布求解的解析模型,应用ANSYS有限元软件对实桥进行日照作用下温度场分布的时程仿真分析,而后将解析模型所得结果同现场试验结果进行比较,验证了预应力混凝土箱梁温度场引入数值仿真分析的可行性。     

西北极寒地区混凝土箱梁温度场实测与仿真分析

以新疆小沙河中桥为背景,通过试验实测与有限元分析,研究西北极寒地区混凝土箱梁温度场分布特点及其温度效应。选取2016年1月20日至2016年2月20日实测温度数据作为研究对象,分析结果表明:受太阳辐射的影响,梁高方向存在明显的温度梯度,测点T1,T4最大温差达到6.4℃,测点T4,T6最大温差达到5.6℃;腹板壁厚方向存在明显的温度梯度,测点T3,T5之间最大温差达到5.6℃;底板沿壁厚方向存在明显的温度梯度,测点T7,T8之间最大温差达到8℃。基于传热学分析理论,建立混凝土箱梁温度场有限元模型,选取2016年1月27日06:00到2016年1月28日06:00的实测温度数据,验证了混凝土箱梁温度场有限元模型的准确性。在验证有限元模型准确性基础上,计算日照升温和寒潮降温作用下混凝土箱梁梁高、腹板以及底板壁厚方向的温度场分布,计算分析最不利时刻温度场作用下的混凝土箱梁的温度效应,并与现有规范进行对比。研究结果表明:西北极寒地区带沥青铺装的混凝土箱梁竖向温度梯度与规范有所差别,箱梁顶板温差较小,而底板温差较大;日照下腹板温度高于顶板,降温时顶板温度高于腹板;温度效应计算较规范更为不利,降温时在底板产生的拉应力可能使混凝土产生开裂;在进行西北地区混凝土箱梁的设计计算时,建议根据桥位处气象数据对温度效应进行分析。     

城市混凝土曲线梁桥温度场及温度效应分析

温度作用是混凝土曲线梁桥产生典型病害的原因之一,为了研究混凝土曲线梁桥的温度效应问题,以一座城市混凝土曲线梁模型桥为对象,对桥跨结构进行了两年多的温度场和支反力的观测。研究了用Abaqus程序并结合箱梁温度场边界热力学参数计算方法对该桥温度场进行仿真计算,计算值与实测值吻合良好。基于温度场的观测数据,确定了该桥的升温温度梯度和降温温度梯度模式,并与现行规范中的温度梯度模式进行了对比。最后,对该桥的温度梯度效应进行了数值分析,实测支反力与计算支反力吻合较好,验证了分析模型的可行性和可靠性。     

沥青路面温度场影响因素分析

为分析温度场对沥青路面的影响,依托新郑高速的气温数据,采用ABAQUS有限元分析软件,建立了夏季沥青路面温度场模型,研究了路面结构深度与太阳辐射时间对路面温度场的影响,通过变化材料热物理参数研究路面温度场随材料热物理参数变化的规律。结果表明:路面结构对环境温度的变化有消减作用;路面结构内部温度响应受环境温度影响,同时具有衰减性与滞后性;路面温度随导热系数、比热容的增大而降低,却随导温系数的增大而升高;材料热物理参数中导温系数对路面温度场的影响最大,比热容的影响最小,导热系数介于中间。     

沅江大桥混凝土箱梁日照温度场与温度应力研究

为研究混凝土箱梁在日照环境下的温度场和温度应力分布规律,以沪昆客专沅江大桥——(88+168+88+40)m刚构连续梁为背景,采用有限元法建立该桥混凝土箱梁的二维温度场模型和三维温度应力分析模型,得出箱梁温度场和温度应力分布的理论值,并与现场实测值进行对比。结果表明:箱梁温度呈对称分布;箱梁顶板外表面温度比箱梁体内部高,呈三角函数形式变化,箱梁内部达最高温度的时刻较箱梁外部滞后约2h,大致呈直线变化;腹板与底板的温度时程曲线近似为直线,温度变化平缓,腹板温度较底板温度高,东腹板与西腹板之间的温度相差不大;温度的理论计算值与实测值吻合较好;在最不利温度作用下,混凝土箱梁的温度应力基本关于桥轴线对称分布,温度应力理论相对值与实桥观测值略有差异,计算值基本上能反映实际工程情况。     

沥青混凝土路面耙松热传导试验与仿真分析

为了提高沥青混凝土路面就地热再生过程的加热效率，采取对试件进行热传导试验及FLUENT有限元仿真的方法，以不同厚度但配比及密实度相同的沥青混凝土试件为研究对象，设计制作热传导试验装置，测量试件上下表面温度并计算导热系数；运用Solidworks软件对试验过程进行有限元仿真，模拟建立热传导温度场，对试验过程进行验证。试验和仿真的结果表明:不同厚度但配比及密实度相同的沥青混凝土试件的导热系数基本相同，试件厚度显著影响沥青混凝土路面的底层加热温度，耙松改变路面结构后，热量更容易渗透到路面底层，从而提高热再生加热效率并降低能耗。     

早龄期混凝土箱梁温度场分析

混凝土水化热引起的温度效应是导致混凝土箱梁早期发生开裂的主要原因之一,严重影响施工质量,成为困扰土木技术人员的难题。为此,对某大桥进行温度场试验,基于箱梁混凝土热传导理论,利用有限元数值分析软件ANSYS,建立该大桥混凝土箱梁块水化热分析的有限元数值模型,对该混凝土箱梁结构的水化热温度场产生的过程进行数值分析,并将仿真分析结果和现场实测数据进行对比,研究早期混凝土箱梁的温度场分布及其时变特点。研究结果表明,采取正确的热学参数,混凝土箱梁温度场有限元数值仿真能准确模拟混凝土箱梁水化热现场试验温度场的分布和发展过程。混凝土箱梁结构的水化热温度梯度规律明显,减小混凝土箱梁内外温度梯度是降低混凝土箱梁早期裂缝的关键。底板中部的温度高于靠近表面位置的达23. 1℃,这是因为底板厚度较大,水化热不宜扩散,因此在混凝土养护过程中要更加注意底板等大尺寸部位的散热。研究结果为混凝土箱梁结构的温度场分析方法提供理论依据,便于准确掌握混凝土箱梁的温度应力,明确受温度效应影响最大的位置,为施工过程中的混凝土箱梁的温度控制提供参考和借鉴。     

混凝土厚壁箱形截面日照温度场有限元分析

温度是桥梁施工控制中不可忽略的因素,桥梁结构的温度场受诸多因素的影响,变化极其复杂。该文以厦蓉高速赤石特大桥为工程背景,针对桥墩混凝土厚壁箱形截面,利用气象资料进行温度场的有限元仿真模拟,并进行计算值与实测值的对比,验证有限元仿真预测混凝土厚壁箱形截面温度场的正确性;运用验证后的有限元模型,预测不同时刻的截面温度场,总结了温度变化规律。     

钢管混凝土拱肋施工过程截面温度特性分析

应用大型通用程序对钢管混凝土构件截面温度场进行计算。对不同的水化热计算模型进行比较分析,认为复合指数式较为合适。对钢管壁厚、管径、混凝土导热系数等参数对钢管混凝土拱肋施工过程截面温度特性的影响进行了分析,结果表明:钢管壁厚影响较小,而管径的影响较大;混凝土导热系数对截面温度场有一定的影响,但对于同一种骨料的混凝土其影响不大。     

基于历史气象参数的桥梁结构日照温度作用代表值研究

日照温度作用对桥梁结构的影响不容忽视。为了确定桥梁结构日照温度作用代表值,提出了基于历史气象参数的桥梁结构日照温度作用代表值的计算方法。以某混凝土箱梁桥工程实例为背景,对该方法的可行性进行了验证,并同时分析了气象参数对混凝土箱梁竖向日照温差的影响规律。结果表明:杭州市某地区,铺装层厚度为10 cm沥青混凝土的混凝土箱梁50年一遇竖向日照温差的代表值为18.65℃,超出了《公路桥涵设计通用规范》的规定;日太阳辐射总量越大,竖向日照温差越大;前两天大气温度对竖向日照温差也有一定影响,即前两天气温越低,越容易出现较大的竖向日照温差,也即处于升温过程中的天气,较容易出现较大的竖向温差;日最高温度越大,竖向日照温差越大;风速对竖向温差的影响与日太阳辐射总量有关,日太阳辐射总量越大时,风速对竖向日照温差的影响也越大,影响规律也越明显,当日太阳辐射总量较小的时候,风速对竖向日照温差的影响较小,同时也无明显关系。最后,根据气象参数对混凝土箱梁竖向日照温差的影响规律,提出了铺装层厚度为10 cm沥青混凝土的混凝土箱梁竖向日照温差的预测公式。     

预应力混凝土箱梁温度梯度荷载下的应力研究

基于实桥测试研究混凝土箱梁温度场分布规律并计算实测温度梯度,考虑最不利太阳辐射和大气温度等气象因素作用,采用有限元法建立混凝土箱梁温度场模型及理论竖向正温度梯度,计算不同竖向正温度梯度下的温度效应,并同现行规范进行比较。研究表明,规范温度梯度得到的上缘应力为实测和理论温度梯度的1.2倍左右。规范对于箱梁下缘应力和挠曲变形的考虑相对保守,在缺乏实测数据时,可采用理论正温度梯度进行温度应力计算。     

基于MATLAB和ANSYS的大体积混凝土水化热效应分析

大体积混凝土水化热效应产生的温度场和应力场十分复杂,在施工过程中经常会因为内外温度差异产生有害裂缝。在有限元仿真过程中,选取的基于《大体积混凝土施工规范》(GB50496-2009)中规定的热学参数只适用于强度等级为C25~C40的低强度混凝土。对于大跨径桥梁中常用的高强度大体积混凝土,热学分析参数的选取是一个难点。为了解决这一问题,文章基于遗传算法,先确定温度场分析时的反演热学参数,建立目标适应度函数,然后针对ANSYS二次开发建立温度场反分析模型,最后研究在MATLAB中使用遗传算法工具箱调用ANSYS中保存的温度场数据,对比现场实测温度数据,反演得到混凝土的最大绝热升温系数、导温参数、导热系数和表面放热系数。用该方法对某高架桥大体积混凝土承台水化热效应进行反馈分析,结果表明,基于改进遗传算法反演参数有限元模型得到的温度场计算值与实测值误差在10%以下,结果吻合良好。     

预应力混凝土箱梁水化热温度测试和温度应力分析

为研究分析混凝土箱梁因水化热而产生的温度应力,以江苏黄沙港大桥为背景确定了温度监测方案,应用有限元分析程序ANSYS分析了箱梁混凝土的浇注温度场,得到了整个施工过程中温度场和应力场的分布规律,对箱梁的浇筑进行事前预测和浇筑进程控制具有重要的指导意义。     

箱内边界模拟方法对箱梁截面温度场的影响研究

为准确模拟箱内温度,选择合适的箱内边界条件模拟方法进行箱梁截面温度场研究,以某混凝土箱梁桥为背景,实测其箱梁截面温度场,采用MIDAS FEA软件建立箱梁截面模型,分析4种箱内边界条件模拟方法(实测温度法、环境温度法、气温均值法和空气单元法)对箱梁截面温度场的影响,并分析极端温度下箱梁截面的平均温度。结果表明:对于箱梁截面温度日变化曲线,采用实测温度法的有限元计算值与实测值吻合最好,缺乏实测箱内温度时,采用空气单元法的有限元计算值与实测值吻合最好;4种方法对箱梁截面的平均温度及竖向正温度梯度的影响均较小;空气单元法可进行极端温度下的箱梁截面温度场分析。建议采用空气单元法进行混凝土箱梁截面温度场研究。     

极端气候下小箱梁截面平均温度简化计算方法研究

为准确预测混凝土小箱梁桥主梁顺桥向的温度胀缩变形,对极端气候条件下该类桥梁主梁截面平均温度计算方法进行研究。以某座混凝土小箱梁桥为背景,采用MIDAS软件建立小箱梁截面有限元模型模拟其温度场,计算极端气候条件下小箱梁截面平均温度极值。提出基于100年重现期的环境温度极值和日太阳总辐射最大值的平均温度简化计算方法(方法1)、月平均日气温极值和日太阳总辐射最大值的平均温度简化计算方法(方法2)。结果表明:建立的有限元模型能准确模拟结构实际温度场,建议采用极端气候条件下截面平均温度极值预测混凝土小箱梁桥主梁顺桥向温度胀缩变形;小箱梁截面平均温度极值与环境温度极值呈线性正相关;方法1可较精确地预测极端气候条件下小箱梁截面平均温度极值,但较复杂;为便于应用,可采用方法2,但其精度稍低于方法1。     

沥青混合料导热系数的试验研究

沥青路面结构温度场和温度应力的分析都离不开材料的导热系数,本文采用瞬态热线法对沥青混合料在不同状况下的导热系数进行了测试研究.结果表明:集料种类对混合料导热系数影响最大,沥青次之,空隙率的影响最小;短期老化后混合料导热系数减小;水分对沥青混合料导热系数影响较大.     

钢筋混凝土箱形梁桥悬臂施工阶段温度效应研究

以新疆伊犁特大桥为工程背景,利用ANSYS有限元软件建立悬臂施工阶段箱梁的温度场仿真模型,对箱形梁桥施工过程中温度效应进行计算与分析,得到桥梁在不同时刻温度场作用下的应力及线形变化,并与现场试验数据进行对比,验证了该温度场仿真模型的正确性,得出一些温度效应对大跨度钢筋混凝土箱梁桥施工的影响规律。