钢-混凝土组合梁的温度骤变效应分析

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1、第１３卷第１期交通运输工程学报Ｖｏｌ．１３Ｎｏ．１２０１３年２月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｒａｆｆｉｃａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＦｅｂ．２０１３文章编号：１６７１１６３７（２０１３）０１００２００７钢混凝土组合梁的温度骤变效应分析周勇超１，胡圣能２，宋磊３，李子青１（１．长安大学公路学院，陕西西安７１００６４；２．华北水利水电学院土木与交通学院，河南郑州４５００１１；３．西安市政设计研究院有限公司，陕西西安７１００６８）摘要：对自然环境内钢混凝土组合梁截面内温度进行了测试，以温差梯度为计算模型，基于

2、弹性理论，推导了不同温差模式下组合梁交界面上的剪力、剪应力、相对滑移应变与变形以及弯曲变形曲率计算公式。分析结果表明：在自然温变情况下组合梁截面内存在温差，同时混凝土翼板内温度分布不均匀；界面剪力最大值在跨中部位，向梁端部逐渐递减为０；剪应力、相对滑移应变与变形在梁端部达到最大值，向跨中逐渐递减为０；界面内力及变形与温差大小呈线性正比，斜率与混凝土板内温度分布模式有关；混凝土板内温度分布模式及厚度是截面内力和变形的主要影响因素。关键词：桥梁工程；钢混凝土组合梁；弹性理论；温度梯度；温度骤变；界面内力；相对滑移变形中图分类号：Ｕ４４

3、８．３４文献标志码：Ａ犈犳犳犲犮狋犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳狊狋犲犲犾犮狅狀犮狉犲狋犲犮狅犿狆狅狊犻狋犲犫犲犪犿犮犪狌狊犲犱犫狔狊狌犱犱犲狀犮犺犪狀犵犲狅犳狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲１，ＨＵＳｈｅｎｇｎｅｎｇ２，ＳＯＮＧＬｅｉ３，ＬＩＺｉｑｉｎｇ１ＺＨＯＵＹｏｎｇｃｈａｏ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＨｉｇｈｗａｙ，ＣｈａｎｇａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｎ７１００６４，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＷａｔｅ

4、ｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００１１，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；３．ＸｉａｎＭｕｎｉｃｉｐａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉａｎ７１００６８，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｏｆｓｔｅｅｌｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｅａｍｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｓｕｎｄｅｒｎａｔｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄ，ｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｅｏｆｓｔｅｅｌｃｏｎｃｒｅｔｅｃ

5、ｏｍｐｏｓｉｔｅｂｅａｍｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｓｈｅａｒｆｏｒｃｅ，ｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓ，ｒｅｌａｔｉｖｅｓｌｉｄｅｓｔｒａｉｎａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｆｌｅｘｕｒａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｕｒｖａｔｕｒｅｗｅｒｅｄｅｒｉｖｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｅｌａｓｔｉｃｔｈｅｏｒｙ．Ａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｒｅｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｉｎｔｈｅｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔ

6、ｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｆｌａｎｇｅｓｌａｂｉｓｕｎｅｖｅｎ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｓｈｅａｒｆｏｒｃｅｉｓａｔｔｈｅｍｉｄｓｐａｎａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｓｔｏｚｅｒｏａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｂｅａｍ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓ，ｒｅｌａｔｉｖｅｓｌｉｄｅｓｔｒａｉｎａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｒｅａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｂｅａｍａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｔｏｚｅｒｏａｔｔｈｅｍｉｄｓｐａｎ．Ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｆｏｒｃｅａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｒｅｌｉｎｅａｒｌｙ

7、ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｔｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ，ａｎｄｔｈｅｓｌｏｐｅｉｓａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍｏｄｅｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｓｌａｂ．Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍｏｄｅａｎｄｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｓｌａｂａｒｅｔｈｅｍａｉｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｆｏｒｃｅａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．１ｔａｂ，１１ｆｉｇｓ，１７ｒｅｆｓ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｂｒｉｄｇｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

8、；ｓｔｅｅｌｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｅａｍ；ｅｌａｓｔｉｃｔｈｅｏｒｙ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔ；ｓｕｄｄｅｎｃｈａｎｇｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｆｏｒｃｅ；ｒｅｌａｔｉｖｅｓｌｉ