寒冷地区特大扁平钢箱梁温度及纵向应力分析

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1、寒冷地区特大扁平钢箱梁温度及纵向应力分析胡铁明，苟红兵，张冠华，丁科翔63寒冷地区特大扁平钢箱梁温度及纵向应力分析胡铁明。苟红兵，张冠华。，丁科翔。(1．沈阳大学辽宁省环境岩土工程重点实验室，辽宁沈阳110044；2．辽宁省交通规划设计院，辽宁沈阳110166；3．沈阳城市学院，辽宁沈阳110112)摘要：为指导寒冷地区钢箱梁桥的设计，以主跨436m的钢箱梁斜拉桥——辽河特大桥为研究对象，对其扁平钢箱梁进行了为期8个月的温度监测，采用对比分析、极值分析、概率统计等方法分析钢箱梁跨中截面温度及纵向

2、应力日变化趋势、总体变化规律及温度对纵向应力的影响情况。结果表明：环境温度在2O～45℃时，桥梁设计规范计算得到的钢箱梁顶板温度最大值小于实际监测值；钢箱梁连续24h温度变化服从正弦曲线分布，纵向应力每天前6h变化服从线性分布，后18h服从高斯曲线分布；24h内温度极值点时的温度效应为其它活荷载总效应的5．7～6．5倍；顶板冬季最冷月平均纵向应力相比夏季最热月低12～35MPa，底板冬季最冷月平均纵向应力相比夏季低12～16MPa。关键词：桥梁工程；寒冷地区；扁平钢箱梁；温度效应；应力；数值分析

3、中图分类号：U448．213文献标志码：A文章编号：1671～7767(2015)03—0063一O61引言温度与纵向应力总体变化模型。为北方寒冷地区扁大跨径扁平钢箱梁斜拉桥因具有自重轻，抗弯、平钢箱梁温度效应计算及结构设计提供了参考抗扭刚度、抗拉压强度大，施工快捷方便等特点被广依据。泛采用。然而，由于钢结构自身具有低温脆性，在环境温度变化下易导致桥梁支座位移、拉索索力、钢箱2工程概况梁挠度和纵向应力等产生较大变化，使温度作用对辽河特大桥为辽宁省滨海公路中的一座大型桥桥梁影响可以达到甚至超过汽车

4、活载效应_】]。张梁，位于营口、盘锦两市交界辽河人海口，为我国寒建东[7等对某三跨混凝土连续梁桥进行了季节温差冷地区大跨径钢箱梁斜拉桥，其桥跨布置为(62．3+和日照温差效应计算研究。英国BS5400规范I8]对152．7+436+152．7+62．3)m。桥址地处温带，东于不同形式主梁的竖向温差给出了详细说明，而对南临太平洋，西北靠欧亚大陆，气候受季风影响很顶板横向温差则规定为0℃。周广东[g等对润扬长大。该处春季温暖，少雨多风；夏季炎热，雨量集中；江大桥扁平钢箱梁为期1年的温度变化做了横向温

5、秋季凉爽，雨量适当；冬季较长，多数为寒冷时期。差分析，并对数据进行了函数拟合，为桥梁的寿命评大桥健康监测系统安装有风速风向仪、温湿度估提供了参考依据。计、三向加速度计等17类传感器，1／2桥跨传感器我国北方寒冷地区冬季温度较低，全年温差较布置如图1所示。整个健康监测系统于2013年7大，而现有《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—月正式运行。本文分析涉及到的钢箱梁温度、应变2004)对温度梯度作用主要借鉴美国AASHTO规监测截面共24个，每截面设置有12个测点，监测截范，现有钢箱梁因温度变化

6、引起的纵向应力变化特面传感器布置如图2所示。性缺乏理论依据。鉴于此，本文以辽河特大桥为例，对其扁平钢箱梁进行了为期8个月的温度监测，运3监测结果分析用极值分析法、非线性二乘法及概率统计法分析监3．1样本数据统计分析测结果，得到了在温度变化情况下扁平钢箱梁纵向辽河特大桥健康监测系统中的纵向应力采集频应力的变化规律、温度与纵向应力变化相关性模型、率为20Hz，温度采集频率为1Hz。经过运用收稿日期：2014—12—17基金项目：辽宁省交通科研重点项目(201204)作者简介：胡铁明(1972-)，男

7、，教授，1996年毕业于沈阳大学土木工程专业，工学学士，2001年毕业于大连理工大学结构工程专业，工学硕士，2005年毕业于大连理工大学结构工程专业，工学博士(E—mail：hu—tm@163．corn)。64世界桥梁2O15，43(3)1I2{314I5．62．3．倾角仪(2)营口塔温度计(8)f振动式索力计(2)振动式索力计(4)＼垡堡!l川，A11／^1A《，i／AJA．／H14'挠度仪(2)车速车轴仪(6)加．，速．度⋯计(，3、)]lflll—挠度仪(1)lI—堡垦—堡一一l地震仪(1

8、){挠度仪(1)lI挠度仪(1)温湿度计(1)风速风向仪(2)卿挠度仪(1)ll⋯堕I位垂移面计(1)加速度计(3)挠度仪(1)应变计(14)川lN~t(3)j—N—B~~t—(12)加速度计(3)温度计(12)应变计(14)ll温度计(12)10单位：Illl2I13I14j15图11／2桥跨传感器布置塑下游高46℃、最低一21℃；具有相关资料时为：测点C1测点C2测点c3测点C4测点C5测点c6测点C7测点c8当气温在2O～45℃时最高值T===38．00+(0．5T一10)(1)当气温在一