严寒地区混凝土箱梁的温度梯度观测与分析

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1、分类号：U44；U4510710-2013221034专业硕士学位论文严寒地区混凝土箱梁的温度梯度观测与分析姜兴国导师姓名职称任更锋副教授专业学位类别申请学位级别硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2015年5月16日论文答辩日期2015年5月31日学位授予单位长安大学AnalysisofTemperatureGradientForConcreteBoxGirderBridgesInSevereColdRegionsAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：JiangXingguoSuperv

2、isor：Prof.RenGengfengChang’anUniversity,Xi’an,China摘要随着桥梁温度应力在桥梁设计和建设上引起的问题日渐被人所知，国内外的学者和科研人员开始对温度应力进行深入的研究。国内外的很多实际工程和研究成果表明，日照温度分布对混凝土箱梁的温度应力有很大的影响，采用不同的日照温度梯度模式计算出来的温度应力相差很大。目前不同国家、不同地区对混凝土箱梁桥的日照温度梯度模式都有不一样的认识，例如美国规范将美国划分为了四个气候区，每个气候区都有各自不同的温度梯度模式来指导设计和施工。中国疆域辽阔，气候千差万别，但是桥

3、梁规范上只沿用了美国二区的温度梯度模式，规定了一组温度梯度模式，今后仍然有较大的改进空间。因此有必要通过实验研究和理论分析，探索和研究适合我国不同地区的预应力混凝土桥梁日照温度分布规律以及温度梯度模式，以便于指导工程设计和施工。本文主要对鄂尔多斯地区的温度梯度模式进行探索和研究，基于内蒙古鄂尔多斯地区的一座连续刚构桥的施工监控工作，同时在国内外混凝土温度场分布和温度梯度已有研究成果的基础上，深入了解了混凝土箱梁日照温度分布和温度梯度模式，明确混凝土箱梁日照温度分布和温度梯度研究的现状以及存在的一些问题，从而确定现场温度测点的位置，实测了箱梁截面在

4、日照作用下的温度分布，并总结出箱梁截面的温度分布规律，得出一天中最不利时刻的温度场，由此作为拟合箱梁最不利温度梯度模式的基础。基于实桥的温度实验分析，通过对箱梁截面内预埋温度传感器对箱梁温度场进行连续的观测和记录，得到有关箱梁温度场的数据。在分析箱梁截面不同位置的温度实测数据的基础上，根据当地实际的气象条件、混凝土材料的热工性质、箱梁截面的形状等一系列参数数值，通过采用热传导的形式结合有限元程序计算出箱梁截面在当地的太阳辐射强度条件下的温度场，得出箱梁的日照温度场分布并与现场实测值进行对比分析，验证了通用有限元程序对箱梁温度分布分析的正确性。通过

5、理论数据与实测数据的结合可以更加明确箱梁日照温度场的温度分布规律。在实测温度场和计算温度场的条件下，参照不同国家桥梁规范上规定的温度梯度模式，结合混凝土箱梁日照温度场影响因素及混凝土箱梁温度效应的研究结论，考虑桥梁所处地理纬度的不同、太阳辐射的强弱、大气温度的影响，通过实际情况拟合出适合于当地的大跨混凝土箱梁截面的竖向温度梯度。中国规范规定的温度梯度模式其实是沿用了美国规范的一种模式，但是美国规范在美国划分4个不同区域来指导桥梁建设与施工。I中国气候与美国不尽相同，而且全国只用了一种温度梯度模式，所以今后仍然有很大的改进空间。本文提供鄂尔多斯地区

6、的温度梯度模式，通过对比，对此地区进行温度梯度的拟合与分析。关键词：混凝土箱梁温度梯度有限元IIAbstractWiththeresearchofthetemperatureeffectofbridgebythedomesticandforeignscholars，problemsofthebridgetemperaturestressinbridgedesignandconstructionisduetoincreasinglyknown.Manypracticalengineeringandresearchresultsshowthatthe

7、temperaturedistributioninthesunshineontheconcreteboxgirdertemperaturestresshasagreatinfluence,usingdifferentmodesofsunshinetemperaturegradientcalculatedtemperaturestressvarygreatly.Atpresentdifferentcountries,differentregionsofthesolartemperaturegradientmodeconcreteboxgirderb

8、ridgehasadifferentunderstanding,forexample,theUSdivisionoftheAmerica