正交异性钢桥面板日照温度梯度效应研究.docx

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1、正交异性钢桥面板日照温度梯度效应研究桥梁结构受日照温度梯度效应的影响越来越受到工程界的关注。我国最新颁布的《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)虽然给出了一种竖向温度梯度模式,然而我国幅员辽阔,桥梁结构形式各异,日照引起的温度效应在不同地区和不同形式结构上的分布和作用存在差异。正交异性钢桥面板以其特有的经济和结构优势越来越多地应用于桥梁建设中。但钢材导热性能强,梯度温度场分布对正交异性钢桥面板受力可能会有显著影响。本文以湘江三汉矶大桥为工程背景,对正交异性板钢桥日照温度场和温度梯度效应

2、进行研究。本文主要内容和结论如下:(1)介绍了影响桥梁温度场的主要因素、传热学以及温度应力分析理论,并推导了有限元分析温度场方程。(2)在夏季高温条件下对钢箱梁桥开展了24小时温度实测,系统分析了日照作用下正交异性板钢箱梁面板、底板以及风嘴处上下斜腹板温度的分布特征和变化规律,并分析了U肋、风嘴处上下斜腹板和钢箱梁横隔板竖向温度梯度变化规律。依据实测数据,采用线性函数和指数函数对钢箱梁日照竖向温度梯度进行了拟合。研究表明:日照条件下,钢箱梁内存在明显的“箱室效应”,U肋温度梯度变化率大于横隔板温度

3、梯度变化率,需采用分段函数拟合钢箱梁竖向温度梯度。(3)将实测温度数据作为有限元分析的边界条件,建立了正交异性钢桥面板有限元分析模型并开展了温度场分析,获得了不同时刻温度场分布,并将弧形切口周围现场实测值与计算值进行了对比。表明有限元方法和温度场计算假定的合理性。(4)根据温度场分析结果,采用有限元方法获得了日照梯度温度场下正交异性钢桥面板温度应力大小,结果表明在正交异性钢桥面板部分构造细节处存在较大的温度应力,最大温度应力位于U肋和横隔板连接焊缝最下端。结果表明,梯度温度场对桥梁结构影响不容忽视

4、,在研究、设计和施工中应当关注。