大跨度斜拉桥日照温度效应的理论与应用研究

作     者：石赛营 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马文田

授予年度：2013年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：斜拉桥 太阳辐射 温度场分布模式 温度效应 温度效应对策 

摘      要：斜拉桥是由梁、塔和索三部分组成的缆索承重的高次超静定柔性结构，其预应力混凝土箱梁和箱型桥塔以其优良的截面特性在混凝土桥中占据主要地位。在桥梁结构设计和施工中，日照温度变化对斜拉桥的主梁位移、桥塔偏位和索力均会产生不同程度的影响。混凝土的热传导性较差，由此在索塔、主梁和索结构内产生不利温度场，从而形成较大的温度应力，严重时会引起结构的开裂。因此很有必要对斜拉桥的温度场分布和温度效应进行研究。 不同国家、不同规范的设计中,有关箱梁温度梯度的规定不尽相同，温度场及温度效应与箱梁、桥塔和斜拉索所处的外界环境和自身材料等因素有关。本文以梅州城区广州大桥(PC独塔斜拉桥)施工监控为工程背景，采用“时间—温度—应力—索力同步测试，对桥梁箱梁的温度场分布和温度场效应进行了现场实测，根据实测得到的温度场数据,拟合出适用于PC斜拉桥箱梁沿截面竖向温度梯度分布模式(采用我国铁路规范的温度梯度函数形式)。基于热力学原理，依据实测温度场数据,采用有限元软件ANSYS建立箱梁实体模型进行瞬态温度场仿真分析,理论与实测对比，吻合较好。验证了计算模型的可靠性。 最后根据箱梁温度场实体分析结果，利用桥梁专业有限元软件Midas/Civil，分析斜拉桥施工过程中全桥温度效应，得到整体升降温、索梁温差、主梁温度梯度对结构位移和内力的影响规律并能和实测数据吻合。提出了斜拉桥施工过程中针对日照温度效应的标高、索力测量的应对措施和主梁的立模策略。研究成果对同类型大跨度混凝土斜拉桥施工过程中掌握温度效应有一定的参考借鉴作用。