大跨度混凝土连续箱梁桥温度效应研究

为探明大跨度混凝土箱梁桥施工及成桥阶段的温度场及温度效应，以某实际箱梁桥为研究对象，基于现场监测的温度数据，拟合得到日照作用下混凝土箱梁的竖向温度梯度模式，并在此基础上，建立桥梁各阶段的温度效应结构计算模型，重点研究了箱梁桥在现场监测及各国规范规定的温度梯度模式下的温度应力及竖向挠度分布规律，分析了现场监测得到的最不利竖向温差模式下混凝土箱梁截面的横向及竖向温度应力分布规律。研究结果表明：1)中国《铁路桥涵混凝土结构设计规范》(TB 10092—2017)规定的温度梯度模式的计算结果与依托工程桥梁现场监测结果一致性最好，英国桥梁规范接近；2)混凝土箱梁的顶板和底板主要承受横向温度应力，腹板主要承受竖向温度应力。     

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。     

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。     

基于实测的混凝土箱梁腹板横向温度效应研究

为研究混凝土箱梁腹板横向温度梯度的特征以及横向温度梯度对桥梁结构应力的影响,以某大桥连续刚构辅桥为背景,对混凝土箱梁腹板横向温度效应进行研究。该桥为主跨268m的连续刚构桥,南北走向,分幅布置,墩顶处混凝土箱梁腹板厚度达到1m。基于该桥1年的实测温度,首先使用最小二乘法拟合实测温度,得到箱梁腹板横向正、负温度梯度;然后通过有限元方法计算分析实测温度梯度中考虑与不考虑腹板横向温度梯度时的温度效应。研究结果表明:腹板横向正温度梯度可只考虑单侧腹板,腹板横向负温度梯度则考虑腹板两侧对称布置;考虑腹板横向正温度梯度时,底板上缘拉应力增值较大;考虑腹板横向负温度梯度时,腹板外侧纵向应力由压应力变为拉应力,应力明显增大,混凝土箱梁腹板的横向温度效应在桥梁设计中不可忽略。     

基于实测的混凝土箱梁腹板横向温度效应研究北大核心

为研究混凝土箱梁腹板横向温度梯度的特征以及横向温度梯度对桥梁结构应力的影响,以某大桥连续刚构辅桥为背景,对混凝土箱梁腹板横向温度效应进行研究。该桥为主跨268m的连续刚构桥,南北走向,分幅布置,墩顶处混凝土箱梁腹板厚度达到1m。基于该桥1年的实测温度,首先使用最小二乘法拟合实测温度,得到箱梁腹板横向正、负温度梯度;然后通过有限元方法计算分析实测温度梯度中考虑与不考虑腹板横向温度梯度时的温度效应。研究结果表明:腹板横向正温度梯度可只考虑单侧腹板,腹板横向负温度梯度则考虑腹板两侧对称布置;考虑腹板横向正温度梯度时,底板上缘拉应力增值较大;考虑腹板横向负温度梯度时,腹板外侧纵向应力由压应力变为拉应力,应力明显增大,混凝土箱梁腹板的横向温度效应在桥梁设计中不可忽略。     

低纬度地区混凝土箱梁温度梯度研究

混凝土箱梁结构的温度梯度与自然环境条件密不可分,但我国公路桥梁设计规范尚未能详细考虑不同环境条件下的温度梯度。为此,对低纬度的广东地区某连续刚构箱梁截面布置温度测点并进行了长期的监测,提取混凝土箱梁沿竖向的每日最大温差数据,分析得到了沿截面高度变化的指数和折线函数相结合的正、负温差函数。依据极值理论得到50年重现期的温度梯度标准值,并与规范规定的温度梯度函数进行了对比研究。结果表明:实测竖向温度梯度可用折线和指数函数相结合的分段函数描述;气温骤降是引起箱梁负温度梯度的主要原因,实测温差数据推得的负温度梯度值大于规范规定的负温度梯度值。     

基于施工状态的斜拉桥温度梯度及温度效应研究

以某斜拉桥为实例,根据现场实测数据,考虑温度梯度影响,研究混凝土箱梁横向、竖向温度梯度及索塔横截面温度梯度,并计算索梁温度效应、主梁竖向温度梯度效应、索塔温度梯度效应对拉索索力、主梁竖向位移的影响。计算结果表明:索塔温度梯度、主梁温度梯度、索梁温差对主梁施工竖向位移、拉索索力张拉值影响较大,施工案例表明,在施工中考虑实测温差影响,进行温度修正,可有效提高施工精度。     

超宽分离式混凝土箱梁梯度温度模式的实测与建模

通过对超宽分离式混凝土箱梁温度场的观测,研究了混凝土箱梁在日照辐射和寒流作用下的温度变化情况和竖向温度梯度的分布规律。发现在日照辐射作用下,混凝土箱梁竖向温度梯度模式近似服从指数分布,寒流作用下混凝土箱梁竖向温度梯度模式近似服从线性分布,并拟合出混凝土箱梁竖向温度梯度曲线。     

咸阳地区夏季混凝土刚构桥温度梯度分析

为了得出咸阳地区合理的混凝土箱梁温度梯度,本文以咸旬高速三水河特大桥为背景,通过对混凝土箱梁进行24 h温度监控,基于经典热力学理论,建立ANSYS模型,采用瞬态热分析,求出该桥梁夏季最不利时刻(15时)的理论的温度场;并用实测温度值与求得的理论温度值比较,得出适合该地区的夏季混凝土箱梁温度场分布图;最后对比国内外公路规范,可知该温度梯度较为合理。     

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.     

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。     

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。     

基于广义极值分布的大跨刚构桥温度梯度研究

为了确定混凝土箱梁内部最不利正、负温度梯度分布形式,对处于成桥阶段的某大跨径混凝土连续箱梁桥进行了为期13个月的持续温度观测。在现场采集温度数据的基础上,采用概率统计分析后运用广义极值分布的方法计算沿箱梁高度方向和沿腹板宽度方向最不利正温度梯度及顶板、腹板和底板厚度方向最不利负温度梯度,并建立结构整体模型和温度控制截面模型进行不同温度梯度形式下温度效应研究。结果表明:计算得出的实测最不利温度梯度与规范规定的温度梯度不同,为观测桥梁所在地区分析混凝土箱梁温度效应影响提供指导。     

广东虎门辅航道连续刚构桥混凝土箱梁的温度梯度研究

根据广东虎门辅航道连续刚构桥混凝土箱梁日照作用下的温度观测结果,研究箱梁沿断面高度方向的温度梯度分布规律。在参考国内外相关规范基础上,采用非线性回归方法提出该桥混凝土箱梁的温度梯度模式。利用空间有限元计算手段,针对箱梁的变形和应力对温度梯度模式的敏感性进行对比分析。研究结果表明,温度梯度模式对结构性能的影响很大。依据该桥温度观测数据提出的温度梯度计算模式可作为连续刚构桥混凝土箱梁日照温差作用下结构计算的重要参考。     

大跨预应力混凝土连续箱梁桥日照温差效应

对某特大型预应力混凝土连续箱梁桥进行了连续4 d的温差效应观测,在实测数据的基础上论述了箱梁桥的温度场及其变化规律,继而提出了一种适合于中国中部地区的同时考虑箱梁竖向和横向温差的温度梯度模式,将该模式与实测资料进行了比较并分析了温差效应。结果表明:由该模式计算出的最大横向温差时刻与实测结果十分吻合,对箱梁桥日照温差效应的测试有参考价值。     

预应力砼箱梁温度效应研究

针对温度荷载作用引起预应力砼箱梁桥产生的裂缝问题,结合某箱梁桥,建立有限元三维模型进行数值模拟,对比分析在中、英、美规范中温度梯度荷载分布模式下预应力砼连续箱梁的温度效应。结果表明,预应力砼连续箱梁在温差作用下温度效应显著,中国规范中的竖向温度梯度分布模式与美国AASHTO规范和英国BS5400规范有一定差异,在考虑温度效应时选取合适的温度梯度分布模式至关重要;各国规范在竖向正温差作用下的温度应力均超过砼抗拉强度设计值,砼结构可能开裂,实际工程中应对桥梁截面温度进行监测以准确把握结构受力情况;进行宽桥设计时不容忽视横向温度梯度的影响。     

钢-混凝土组合梁桥温度场及温度效应研究

为研究钢-混凝土组合结构梁桥的温度场及温度效应,以一座钢-混凝土组合梁桥实际工程为研究对象,对其温度场进行了实测,并通过最小二乘法拟舍得到沿截面竖向的最不利温度梯度模式,与我国现行规范中规定的温度梯度模式进行对比,最后通过建立实桥的有限元模型分析了两种温度梯度模式作用下的桥梁结构响应.研究结果表明:钢-混凝土组合结构混凝土桥面板与钢梁接触的局部范围内存在较大温差;由实测温度场拟舍得到的温度梯度模式与我国现行规范规定的温度梯度模式形式上有所差别.     

波形钢腹板箱梁桥竖向温度梯度效应研究

波形钢腹板梁桥因其结构组合的特殊性,在不同温度场作用下结构受力状态复杂。为明确现行不同标准对波形钢腹板组合梁桥竖向温度梯度效应的计算差别,文中基于某波形钢腹板组合箱梁桥建立精细化三维有限元计算模型,对比分析中、美规范中竖向温度梯度分布模式下的温度效应。结果表明,不同规范关于温度梯度的分布模式和取值存在明显差异,波形钢腹板连续梁桥在温差作用下温度效应显著,不容忽视,可根据桥梁所处环境对现行规范进行优化;在正、负温度梯度作用下,波形钢腹板均受到最大拉、压应力;正温度梯度作用下,按照美国AASHTO规范中分布模式可获得砼最大拉、压应力;负温度梯度作用下,按照中国JTG D60-2015规范中分布模式可获得砼最大拉、压应力。     

考虑铺装层厚度的钢-混组合桥面系竖向温度梯度研究

首先基于热传递理论,采用实测数据标定数值仿真模型,实现钢-混组合桥面系竖向温度梯度的精细化模拟;计算最大竖向温差下的温度梯度,并与实测结果及规范进行比对分析;最后对比了不同厚度铺装层下结构竖向温度梯度的差异,给出了考虑铺装层厚度的钢-混组合桥面系竖向温度梯度拟合曲线.结果表明,数值模型可以精确模拟日照温度场下结构竖向温...     

混凝土弯连续刚构桥二维温度梯度效应研究

根据热传导原理采用有限元法研究了混凝土箱梁温度场分布规律,结合现行桥梁规范温度梯度模式,建立了2种混凝土箱梁A类、B类二维温度梯度模式,分析了混凝土弯连续刚构桥在二维温度梯度与一维温度梯度作用下的温度效应。根据研究结果,建议结合桥梁方位应用A类二维温度梯度分析大跨径弯连续刚构桥的温度效应。