悬臂施工的预应力箱梁温度场分析

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1、铁道建筑14RailwayEngineering文章编号：1003．1995(2010)07—0014．04悬臂施工的预应力箱梁温度场分析孟庆峰，李立增，时雪梅。(1．石家庄铁道大学土木学院，石家庄050043；2．石家庄铁路职业技术学院，石家庄050041)摘要：采用ANSYS软件对三王石大桥悬臂施工过程中箱梁温度场进行仿真分析。在仿真分析中，考虑了对流换热、辐射换热、太阳辐射换热等边界条件变化等因素，计算了箱梁温度场，将仿真计算结果与实测值进行了比较，结果表明，仿真分析与实测结果相符。关键词：预应力箱梁温度变化仿真分析中图分类号：U445．466；U448．213文

2、献标识码：B对于大跨度桥梁，温度效应是十分明显的，通常情～DIK1990+419．8，位于广东省韶关市，跨越京珠高况下，悬臂施工阶段体系温差不会产生挠度变形。但速公路。本桥中心里程为DIK1989+871，孔跨布置由于箱梁温度场是一个复杂的随机变量，它与桥梁所为6×32m+3×24m+(48+80+48)113．预应力连续处的地理位置、方位、自然条件(如环境温度、当时风梁+2×24113．+18×32In，全长为1097．6651TI。三王速风向、当时日照辐射强度)、组成构件的材料等因素石大桥主桥上部结构为纵、横、竖三向预应力钢筋混凝有密切关系。在悬臂施工的连续刚构(梁

3、)桥中，会发土连续T构，共设计3跨。跨径组合为48m+80m+生挠曲，同时，混凝土内部的温度场也会使箱梁内部产48in，桥墩4个。变截面连续箱梁，跨中梁中心高生温度应力，如不加以考虑，实际测试应力与理论值会3．85m，支点梁中心高6．65m，单幅宽13．4m，节段长有较大出入。因此，为保证大桥施工达到设计要求的度为2．7m、3．1m和3．5in三种(2×2．7m+3．1+7内力状态和线形，寻求合理的立模、架设时间，应对箱×3．5in)，合龙段长度中跨为2In，边跨合龙段为2m，梁温度场进行分析，结合结构实际温度监测结果，得出边跨现浇段长度为7in，边支座中心线至梁端0．

4、75m。修正系数。箱室宽6．7m，顶板厚度40～50cm，按折线变化，底板厚40～100cm，腹板厚为60～90cm、48—60em，为单1三王石特大桥概况箱单室形式。利用菱形挂篮逐块悬臂施工，具体悬臂三王石特大桥全桥里程范围为DIK1989+322．2阶段尺寸布置见图1。图1悬臂阶段尺寸布置(单位：m)围空气发生对流以及本身内的热传导等，使得桥梁结2混凝土箱梁结构的热交换构表面温度和内部温度分布是瞬时变化的。箱梁热交置于大气中的桥梁，通过吸收太阳总辐射热、与周换示意见图2，箱梁边界主要的热交换有吸收太阳辐射热量和边界的热辐射、与周围空气的对流和内部的热传导。收稿日期：

5、2010-04-25；修回13期：2010-05-20作者简介：孟庆峰(1973一)，男，山东单县人，讲师，硕士。外边界的热交换主要是对流与辐射，周围空气与2010年第7期悬臂施工的预应力箱梁温度场分析桥梁的外边界时刻都通过对流传递热量。太阳的辐射式中，。为计算温度，⋯，为日最高与最低温度，t影响作用很大，桥梁结构白天吸收的热量大于放出的为温度测量时刻。热量，使其温度升高，夜晚放出的热量大于吸收的热2．4辐射换热量，使其温度降低。热传导在材料一定的情况下，导热辐射分为长波辐射和短波辐射两种，短波辐射就性能不随外界环境的变化而变化。本文主要考虑箱梁是太阳辐射，由太阳的直射

6、和天空的散射组成，它受对流和辐射两种边界条件。云、大气透明度等天气条件影响。长波辐射主要是热辐射，尽管长波辐射强度比短波辐射强度小很多，但在夜间，边界与周围环境的热交换主要是热辐射。2．S箱梁温度场的边界条件箱梁温度场边界条件影响因素众多，而且边界换热系数的准确与否直接影响计算结果的准确性。箱梁边界与外界发生热交换，主要是对流、辐射两种形式。根据傅立叶定律，热流密度q与温度梯度成正比，即g(4)图2箱梁热交换示意由瞬态二维温度场的固体微分方程，考虑箱梁截2．1对流换热面边界上的热交换过程，(4)式可以转换为热对流是指固体的表面与它周围接触的流体之q+q+q=一Ii}(n

7、+01n)(5)a石oy间，由于温差的存在引起的热量交换。对流换热热流式中g——对流换热热流密度(W／m)；主要与接触面的性质、流体的速度、流动空间以及流体g，——热辐射换热热流密度(W／m)；与接触面间的温度有关。换热量正比于接触面面积和g——太阳辐射换热热流密度(W／m)；温差，即q=hf(一TB)(1)、——温度梯度在直角坐标上的分量；day式中q——换热量(W／m)；n、n——法线的方向余弦。，——对流换热系数，与风速、物体表面光洁度尼——与箱梁温度场边界条件影响因素有关的以及物体的几何形状有关，通常由试验或经验系数。公式来确定；