高温差地区预应力混凝土箱形梁日照温度应力分析.pdf

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1、综述摘要：阐述了预应力混凝土箱形桥梁温度应力产生的原因，依据箱型桥梁的温度边界特点，给出了高温差地区箱形桥梁日照温差分布形式，并将箱身温度应力按沿板厚非线性温差自约束应力和箱身横向约束应力来考虑。通过对奎北铁路线桥梁的计算表明：在高温差地区，温差变化作用下混凝土箱形桥梁桥身外表面将产生较大的横向温度应力，会导致桥身混凝土出现纵向裂缝，应通过施加横向干预，提高梁体的抗裂性能。关键词：箱形桥梁；高温差地区；温度应力；非线性温度梯度Abstract：T11ispaperintroducesthecauseoftemperaturestressinpre—stressed

2、concretebox百rders，andputsf．orwardthedistribudonfo吼ofteInperaturestressaccordingtothebeam’scempenttlrebordercharacterisdcs．Moreover，thetransversethenllalstressisdividedinto七woparts，i．e_nonhnearself二restraintstressoftempenturedi目毫rencewithjndleslabt11icknessandrestrictivethemlalstressof

3、thetransVerse‰e．ThecalculationaboutdlebridgeinKuibei砌waylineshowSmat：inhightempenturedmrencearea，b培吐a11sVerSetemperatIlres廿esswillbeproducedonthesur蠡ceofthebridgeunderthee珏bctoftempemtllrevariadonaIldlon鲫亡11dinalcrackswiⅡbecreated，Theref’ore，theanti—crackingperf-oHnanceoftheconcreteca

4、nbeimprovedthroughtheapplicationofthe缸ansVersepre—s仃esst11erein．Keywords：boxgirderbridge；llightemperaturedi丑叠rencearea；temperatures臼汜ss；nonhneartemperaturegradient中图分类号：u441．5；u448．213文献标识码：B文章编号：1003—8965(2012)o卜0076一031引言混凝土箱形桥梁在受太阳辐射引起的温度变化作用下，箱形桥身结构向阳表面温度迅速上升，但由于混凝土材料的热传导性能较差，结构内部

5、大部分区域仍处于原来的温度状态，从而在箱形桥身中形成较大的温度梯度。这种温差作用下产生的变形，当受到箱身截面的纤维约束时，不论在纵向还是横向均可产生可观的温度应力。研究资料表明温度应力是混凝土结构产生裂缝的主要原因，温度效应及其对结构产生的影响越来越得到人们的关注和重视”胡1。目前，国内外对桥梁温度应力的研究仅仅考虑了桥梁温度随季节的均匀变化，但对高温差地区桥梁日照温度应力及其产生的影Ⅱ向却很少有人研究。本文根据箱形桥梁的温度边界特点，在总结国内外有关温度效应研究成果的基础上，给出了箱形桥梁日照温差的分布形式，分析了高温差地区温度应力对混凝土箱形桥梁的影响。2温度

6、应力实用计算原理温差变化作用下箱身温度应力的计算采用材料力学和结构力学给出温度应力计算的实用计算法。将计算的结构与有限元计算进行对比。2．1自应力计算取单位梁段长度进行分析，在此主要考虑在竖向非线性温度梯度作用下，梁段各层纵向混凝土之间互相没有约束，在梁高方向上的应变与温度梯度是一致的。即有：乞(y)2a丁(y)(1)式中：口为材料的线膨胀系数。实际上，梁截面的应变应符合平面假定，即截面的最终应变应为线性分布：占(少)=岛+p少式中：岛为梁顶少=0处应变值处微段的曲率。应变差产生的自约束应变为(2)p为截面基金项目：国家自然基金项目(50678076)；国家十一五

7、科技发展支撑计划重点项目(2006BAc07802)76综述g(y)=q(y)一占(y)=口丁(y)～(岛+p少)(3)自约束应力为：一(y)=E乞(y)=E[口丁(y)一(岛+py)](4)式中：E为混凝土弹性模量。因为截面的自约束应力处于自平衡状态，沿截面中性轴的合力矩∑眠=o，在法线方向上合力为零，即∑q=o。由联立方程可解得岛与p，将其代入式(4)可计算自约束应力：卵(y=口瓦EI暑+争(儿一y)一e1(5)式中：A、1分别为截面的面积和惯性矩；771、叩，为与截面尺寸有关的系数；少。为形心点的坐标。2．2次应力计算混凝土连续箱型梁结构，由于中间支座的约束

8、作用会产生