薄壁空心高墩日照温度场试验及数值模拟

为研究薄壁空心高墩的日照温度场分布规律及最不利正温差分布模式,以石门特大桥施工监测为基础,运用ANSYS软件建立高墩截面二维温度场有限元模型进行数值模拟,与现场实测数据对比分析,采用最小二乘法拟合出高墩径向最不利正温差分布模式。研究表明:高墩东侧、南侧、北侧、西侧内外表面日照最大正温差出现时刻分别为12:00、15:00、16:00、17:00;石门特大桥空心薄壁高墩截面南侧的径向正温差分布模式为T_x=19.0e~(-7.8x);合理选取混凝土结构温度场边界条件计算公式,运用ANSYS进行仿真分析具有较高精度。     

高海拔地区薄壁空心高墩日照温度效应

高海拔地区具有气温低、昼夜温差大、太阳辐射强的特点,薄壁空心高墩受日照辐射和空气温度影响较大。为合理指导施工,必须研究高墩在日照温度下的温度场和温度效应。依据热交换理论,基于现场实测温度,利用有限元Ansys软件,分析了薄壁空心高墩一天中温度变化和温度效应,得到了薄壁空心高墩温度场特性和温度引起的应力、位移分布规律,可为高海拔地区薄壁空心高墩的设计和施工提出合理化建议。     

酉水大桥日照温度对斜交高墩施工线形影响及其控制方法研究

以湖南省张花高速公路酉水大桥（80 m＋145 m＋80 m）斜交高墩大跨度连续箱梁桥为工程背景,介绍了斜交高墩日照温度作用的基本理论及有限元分析方法.应用ANSYS有限元软件,建立了酉水大桥斜交高墩日照温度效应计算模型,分析了主桥墩在日照温度效应下的温度场特征,对比理论分析与实测温度,并分析了日照温度作用下高墩施工线形影响,根据日照温度墩顶位移近似解析解提出了施工中控制墩身变形和轴线偏位的方法,为高墩施工的线形控制提供一定的参考.     

基于广义帕累托分布的桥墩温度荷载极值研究

针对目前混凝土桥墩缺少日照温度场长期实测样本,以及在温度数据处理中忽略尾部数据偏离主体的最大样本问题,提出采用广义帕累托分布(GPD)模型估计桥墩的温度荷载极值。以昌吉赣客运专线某大桥混凝土桥墩(墩高35m)为例,基于其1年的实测温度数据,分析了不同季节沿桥墩壁厚方向的温度分布及时程变化特征,采用GPD模型对桥墩100年重现期下的温差极值进行了估计,提出了高墩温度荷载的最不利组合。结果表明:桥墩温度变化具有明显的季节性规律,最大温差分别发生在近东侧11:00左右和近西侧18:00左右;采用GPD模型估计的100年重现期温差极值能对实测最大日温差进行较好的包络;温度变形计算时,应同时考虑桥墩顺桥向、横桥向的极值温差作用。     

考虑沥青路面影响的钢箱梁桥日照温度场数值模拟

为了研究带铺装层的钢箱梁日照温度场分布规律,开展日照温度作用下受改性沥青玛蹄脂路面影响的钢箱梁温度场数值模拟,根据传热学和有限元基本理论,综合考虑辐射、对流、传导等热交换对温度场的影响,建立某悬索桥有沥青砼铺装层钢箱梁有限元模型,对该梁段日照温度场进行仿真计算分析,拟合钢箱梁的竖向温度梯度函数。结果表明,数值分析结果与实测数据吻合,铺装层对钢箱梁温度作用具有滞后效应,利用气象资料及经验公式得到的太阳辐射值对其温度场进行仿真分析可行。     

空心薄壁高墩的温度效应模拟分析

通过置入式混凝土温度传感器实测空心薄壁高墩内外的温度,对现场得到的温度数据进行统计分析,获取最不利的温度分布。采用ANSYS软件用最不利温度对薄壁墩温度效应进行有限元模拟分析,了解温度场的分布,以及阳光辐射产生的温度应力和变形,从而为空心薄壁高墩的施工和线形控制提供参考。     

火灾下混凝土空心板温度场及损伤规律研究

为分析火灾下混凝土空心板温度场分布变化,研究其结构受火损伤规律,从服役多年的空心板桥上截取长2.6 m的梁段,按ISO 834标准规定的升温曲线对其进行180 min的明火高温试验,通过预埋温度传感器实测获得空心板梁段温度场随受火作用时间的分布变化规律。在此基础上,结合统计得到的混凝土热工参数代表值、火灾试验升温加热过程和空心板实际受火热边界条件,对梁段的温度场进行有限元数值仿真分析,并将温度场理论计算结果与实测结果进行比较,分析温度场计算偏差的主要原因,探讨温度场有限元模型参数合理取值。采用300℃、500℃和800℃等温线法分别计算火灾下空心板的截面缩减系数。基于最小二乘法拟合得到空心板截面缩减系数与受火作用时间关系,对其火灾下截面损伤进行多项式量化。研究结果表明：空心板内部在试验前期升温速度较快,后期趋于平缓;同一时刻下,空心板内部温度沿梁高方向非线性递减,且梯度逐渐降低;空心板温度场有限元数值仿真结果与实测结果接近;所提出的热工参数代表值合理;空心板截面高度对其受火损伤范围影响不大;火灾下混凝土空心板截面缩减系数随受火时间呈二次抛物线递减,并随梁高递增。该研究成果可用于类似桥梁火灾下的温度场仿真分析和损伤状况评估。     

薄壁箱形高墩日照温度场及墩顶位移研究

薄壁空心墩在高墩大跨连续刚构桥中得到了广泛应用,日照作用下超高薄壁空心墩的墩顶偏位对于桥墩施工期和成桥后整体结构线形和受力产生不利影响。该文基于陕西省某特大桥180 m高薄壁空心墩,选取施工过程中8月28日至29日和10月11日至12日各24 h的温度场及墩顶位移测试数据,结合有限元分析方法对日照作用下超高薄壁空心墩温度场及墩顶位移随时间的变化规律进行研究。结果表明：南北墩壁温差受环境温度和昼夜温差影响较大,8月环境气温高,昼夜温差小,南北墩壁温差较小,墩顶偏位较小;10月环境气温低,昼夜温差大,南北墩壁温差较大,墩顶偏位大;墩顶位移与日照壁面温差变化规律一致;墩高达到180 m时,在8℃壁面温差下产生最大52.6 mm的墩顶位移。采用实体有限元法分析得到的墩顶位移和规范计算出的墩顶位移与实测值相比均吻合较好,具有较高的精度。     

基于实测日照温差的空心薄壁高墩线形控制方法研究

空心薄壁高墩为柔性墩,日照温差效应对其线形影响较大,故采用解析方法对日照温差效应对空心薄壁高墩墩身线形的影响进行理论分析。同时,以某高速公路中的一座高墩桥梁的主墩为例,通过将解析计算值与有限元方法计算值及现场实测值进行比较,验证了该解析计算公式的正确性,结果表明该解析计算公式具有相当高的精度。采用该解析计算公式,并结合现场实测墩身温度数据,对依托工程的主墩线形进行了控制,取得了良好的效果,为空心薄壁高墩墩身线形控制提供了一种新的解析计算方法。     

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。     

铁路空心墩寒潮作用下温度应力场试验研究

为改善寒潮作用引起的空心墩外表面混凝土受拉甚至开裂,以新杨家湾特大桥7号墩及牛角坪特大桥3号墩为工程背景进行铁路空心墩在寒潮作用下温度与应力场的试验研究。分别对两桥墩缩尺模型进行试验,采取从内部加热的方法模拟寒潮对桥墩混凝土的作用,并根据试验测得的寒潮温度场,采用有限元软件ANSYS分析桥墩模型相应的寒潮温度应力。模型试验结果与有限元分析结果一致表明:寒潮降温越快,对空心墩墩壁温度场影响深度越浅,桥墩外表面拉应力越大,越有可能造成表面开裂。     

基于桥梁不同走向及墩身截面形式的薄壁高墩日照温度效应分析

桥梁受到日照温度作用时,结构的内外表面形成较大温差,从而产生温度应力。为研究薄壁高墩的日照温度效应,对两座不同走向不同墩身截面形式的薄壁高墩桥梁进行了温度场测试,得出了不同薄壁截面形式的高墩温度场分布规律,拟合出温度场计算公式,揭示了桥梁走向对薄壁高墩日照温度效应的影响。结果表明:混凝土薄壁高墩的温度应力与桥梁的走向呈周期性变化,在0°~90°范围内,墩身纵桥向和竖向的温度应力随桥梁中轴线方位角的增大而增大;而横桥向的温度应力,在0°~45°范围内,随桥梁中轴线方位角的增大而增加,45°左右达到峰值,45°~90°后随之下降。     

温度对空心薄壁高墩垂直度的影响分析

根据大乌江连续刚构薄壁空心高墩施工现场实测桥墩温度场，拟合了其最大温度梯度曲线；介绍了日照温差荷载的计算方法，并以中国公路桥规JTG D60—2004和英国桥规BS5400为依据，计算了桥墩的偏位，通过计算值与现场实测值的比较，认为英国桥规BS5400温度梯度模式更接近本桥位的取值；提出了施工中减小桥墩偏位的措施。     

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。     

桥梁混凝土水管冷却温度场有限元分析

针对混凝土水管冷却温度场的计算问题,分析了当前冷却水管有限元分析的主要方法,对多重网格法进行有效的处理,从而在不增加计算时间的前提下能更准确地计算出水管冷却温度场.基于这种处理方法,结合通用软件ANSYS对某高墩大跨刚构桥桥墩混凝土水管冷却温度场进行了仿真分析,计算结果与实测数据比较表明该方法计算精度是较高的.     

节段箱梁预制过程温度场监测与分析

本文以芜湖二桥引桥工程为依托,对预制箱梁浇筑及养护过程中的温度场进行实测分析,并借助大型通用有限元软件ANSYS对箱梁的温度场进行有限元模拟,分析了温度峰值以和温差,并将实测数据与理论数据进行对比分析。分析结果表明,预制箱梁的温度场分布比较合理,满足规范要求,实测数据与理论数据也是十分吻合的。最后,将本文薄壁箱梁的温度场分析结论同常用的两种预制梁截面进行对比,结果表明薄壁截面的温度峰值以及温差都是明显低于常规截面。     

混凝土高桥墩温度场特性的实测研究

我国公路桥涵设计规范中缺少桥墩温度荷载模式的相关规定,在桥墩设计中忽略温差产生的局部应力影响,可能导致结构产生裂缝,进而影响桥墩的耐久性能。为研究典型山区环境中桥墩温度荷载模式,进行长达1年的环境温度以及大尺寸桥墩试件温度场的跟踪实测工作,通过捕捉典型气候条件及温度分布,揭示了薄壁墩空间温度场分布特征以及随环境温度变化响应规律,并通过与现有研究及应用中的温差作用模式进行对比,区别薄壁墩的正、负温差分布特征,推演提出山区环境的混凝土高桥墩梯度温差作用模式,供结构设计以及管理养护参考。     

桥梁混凝土水管冷却温度场有限元分析

针对混凝土水管冷却温度场的计算问题，分析了当前冷却水管有限元分析的主要方法，对多重网格法进行有效的处理，从而在不增加计算时间的前提下能更准确地计算出水管冷却温度场。基于这种处理方法，结合通用软件ANSYS对某高墩大跨刚构桥桥墩混凝土水管冷却温度场进行了仿真分析，计算结果与实测数据比较表明该方法计算精度是较高的。     

大体积砼温度场现场监测与数值模拟分析

在大体积砼温度场现场监测的基础上,基于ABAQUS有限元分析软件强大的仿真分析技术和求解功能,通过参数设计语言内部函数和宏命令控制程序来模拟某工程基础大体积砼的温度场,建立分析温度场和应变场的数值模型,并将分析结果与实测结果进行对比。研究结果表明,计算的数据曲线与实测曲线在趋势上基本一致,最大值与实测的最大值之间最大误差在10%以内,证明了有限元方法对大体积砼温度场计算的有效性和准确性。针对峰值温度出现较早的问题,在条件允许的情况下,可加入适量的缓凝剂,推迟峰值温度的出现龄期。     

基于实测数据的扁平钢箱梁日照温度效应研究

为了解高温地区扁平钢箱梁的温度效应,基于厦门天圆大桥钢箱梁连续3个月温度实测数据,分析扁平钢箱梁温度、温差分布特征;运用广义极值分析方法拟合同一横截面不同测点之间的温差累积分布函数,确定具有一定重现期的温差标准值,建立8种日照温度场分布梯度;采用ANSYS模拟在最不利及规范推荐的2种温度场分布梯度工况下扁平钢箱梁瞬态温度场,计算其温度应力分布。结果表明:该桥扁平钢箱梁顶板11:00开始出现横向温差,14:00～16:00达到峰值;8:00开始出现竖向温差,14:00～16:00达到峰值;最不利温度场分布梯度工况下,顶板温度应力最大值接近设计车辆荷载作用下的应力,且顶板、底板温度应力显著大于按规范温度场分布梯度计算结果,扁平钢箱梁设计时应结合当地气候情况考虑日照温度效应的影响。