大跨连续刚构桥温度梯度应力分析.pdf

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1、北方交通2014年第4期文章编号：1673—6052(2014)04—0046—02中图分类号：U441．5文献标识码：B大跨连续刚构桥温度梯度应力分析王海丰(辽宁省交通规划设计院沈阳市110166)摘要：通过对某连续刚构桥进行不同温度梯度模式下的有限元建模比较分析，对温度敏感桥梁的设计，设计人员应对温度应力的计算结果进行认真的分析判断，以保证桥梁的结构安全、耐久。关键词：温度梯度；连续刚构桥；有限元建模连续刚构桥墩梁固结，上部结构和下部结构共表1竖向日照正温差计算的温度基数度同承受荷载，一般为多次超静定结构体系，具有温度敏感性的特点。不论是结构体系整体升降温、上部

2、结构主梁日照温差还是桥墩由于太阳侧晒产生的局部温差，都会对桥梁的内力产生较大影响。在国内外的预应力混凝土桥例中，常发现有一些裂缝，产生00、裂缝的原因虽是多方面的，但由于温度应力过大而Z造成桥梁损坏的例子并不少见，温度应力计算的正A／l幢确与否将直接关系连续刚构桥设计的安全。温度效／／I姆1只用于钢梁箍／应包括年温差效应和日照温差梯度效应。年温差效l应的计算较为简单，对于日照温差梯度效应的计算，lI当采用不同的温度梯度模式，计算结果将有较大的差异，本文以某连续刚构桥为例，分别按照公路规范图1竖向梯度温度图2实测日照温度梯度模式及铁路规范规定的温度梯度模式和实测的温度

3、梯度=300mm。对带混凝土桥面的钢结构，A=300mm，模式进行了有限元建模分析。图中的t为混凝土桥面板的厚度(mm)。混凝土上1温度梯度的概念及规范的规定部结构和带混凝土桥面板的钢结构的竖向日照温差混凝土箱梁截面受阳光照射后，其向阳表面的为正温差乘以一0．5。温度变化幅度大，其背阳表面的温度变化幅度小，且铁路规范对于无碴无枕箱梁应考虑沿梁高方向沿高度方向各纤维层的温度是不同的，从而产生所的温差荷载时温度梯度表达式为：谓的温度梯度。材料具有热胀冷缩的性质，势必会升温T=To】e，其中T01=20℃，仅=5~C；产生温度变形，当变形受到结构内部纤维的约束和降温T=T

4、0e，其中To=一10℃，仅=l4。【=。超静定约束时，结构就会产生相当大的温度应力。2实测温度场简介既然是温度梯度，应该是一个差值，它是箱梁断通过对箱梁温度实测数据的分析发现，在距顶面各点温度与该断面上最低温度的差值。规范中有板上缘0～2H／3(H为箱梁断面的高度)范围内，温关竖向温度梯度变化曲线较好地反映了实际的温度度梯度分布曲线呈现非线性的特点，由顶板的较大梯度。值开始迅速减小，到腹板的中下部，温度数值最低，公路规范中指出：计算桥梁结构由于梯度温度引温差接近为0，由底板上缘附近开始，温度逐渐升起的效应时，可采用图1所示的竖向温度梯度曲线。高，温差逐渐增大，底板

5、最大温差接近3℃。利用实对混凝土结构，当梁高H小于400mm时，图中测值按最小二乘法进行非线性拟合后的温度梯度模A=H一100(mm)；梁高H等于或大于400mm时，A式如图2。2014年第4期王海丰：大跨连续刚构桥温度梯度应力分析温度梯度分布曲线可用公式表达：中跨则产生了向下的位移。实测梯度的计算结果，T=23．0e一中跨跨中可达2．78cm，大于规范的1．74cm，可见日文献[4]指出公路箱形桥梁的指数系数仅约为照温度梯度作用下主梁跨中截面产生的位移相当可6．0，根据参考文献[5]实测温度数据经拟合得到的观，应引起足够的重视。位移的计算结果见表3。=6．1，综合

6、上述分析，本文采用的温度梯度分布表3位移比较表曲线公式为：T=23．0e一·3有限元温度梯度分析结果从公路规范、铁路规范与实测温度梯度的有限本文以某连续刚构桥为算例进行有限元建模分元分析结果比较可知，现行公路规范规定的温度梯析。该桥为3跨150m+270m+150m预应力混凝土度模式对于分析大跨刚构桥时与实测温度梯度及铁连续刚构桥。主梁在根部高度为14．8m，在跨中位路规范规定的温度梯度存在较大的差异，应引起设置高度为5．Om，梁底按二次抛物线变化。计人员的注意。Yx4结论文献[4]同时指出：公路箱梁桥的桥面较宽，顶1删＆2#墩板完全敞开，横截面竖向温差比铁路桥还要

7、大，通过图3有限元模型本文实测主梁温度梯度和规范规定温度梯度的内力将上述公式及铁路规范、公路规范公式应用于和位移计算结果的对比分析也可得出上述结论。公此处建立的有限元模型中，分析得出比较结果。路规范考虑公路桥梁顶板上的沥青路面层对顶板的3．1主梁控制截面内力比较减温作用，将温差Ty进行了折减，但折减幅度有待公路、铁路规范和实测温度梯度的结果比较可进一步的研究论证。综述，公路设计人员在设计连参见表2。续刚构桥这种对温度敏感桥梁时，设计人员应对温表2弯矩比较表度应力的计算结果进行认真的分析判断，以保证桥截面位置公路规范(kN．m)铁路规范(kN．m)实测公式(kN．