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《混凝土桥梁结构温度自应力计算方法探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第41卷第4期西南交通大学学报Vo.l41No.42006年8月JOURNALOFSOUTHWESTJIAOTONGUNIVERSITYAug.2006文章编号:02582724(2006)04045204混凝土桥梁结构温度自应力计算方法探讨彭友松,强士中(西南交通大学土木工程学院,四川成都610031)摘要:为了更准确地计算混凝土桥梁结构的温度应力,提出了一种基于弹性理论求解温度自应力的新方法.该方法按平面应变问题求解横向温度应力,在此基础上用解析公式计算纵向温度应力.为了验证了该方法的正确性
2、,给出了一个算例.算例表明,该方法与三维有限元法的计算结果基本相同,而基于结构力学的传统方法,计算误差最大可达30%以上.关键词:混凝土桥梁;温度应力;弹性理论中图分类号:U441;TU311文献标识码:AInvestigationintoComputationalMethodofSelfEquilibratingThermalStressesinConcreteBridgesPENGYousong,QIANGShizhong(SchoolofCivilEng.,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu61003
3、1,China)Abstract:Ananalysiswasconductedtomoreaccuratelyevaluatethermalstressesinstructuralmembersofconcretebridges.Basedontheoryofelasticity,anewmethodofevaluatingselfequilibratingthermalstressesinconcretebridgeswasproposed.Withthismethod,thetransversalstressesaresolvedasaplan
4、estrainproblem,andconsequentlythelongitudinalstressesarecalculatedwithananalyticformula.Finally,anexamplewasgiventoverifythevalidityofthemethod.Theexampleshowsthatcalculatedthermalstressesusingtheproposedmethodarealmostthesameasonesobtainedbya3DFEM(finiteelementmethod),whilethe
5、conventionalmethodbasedonstructuralmechanicscanresultanerrorover30%.Keywords:concretebridge;selfequilibratingthermalstress;theoryofelasticity混凝土桥梁结构在太阳辐射和气温变化等环境因素的影响下,其内部产生随时间变化的非线性温度分布,从而产生温度应力和温度变形.温度应力已被公认为是导致混凝土结构裂缝发展、严重影响结构使[1]用功能和缩短使用寿命的重要原因之一.本文中以弹性理论为基础,对混凝土桥梁温度自应力的
6、计算方法进行了探讨.1研究对象和现状温度应力可以分为两部分:一是构件内部温度不同的各部分之间相互约束而引起的应力,称为温度自应力;二是超静定结构中,构件由于温度变化产生的变形受到其他构件或外部支承的约束而引起的应力,称为温度次应力.静定结构中只有温度自应力;超静定结构中,温度应力由上述两部分应力叠加而成.由于温度次应力可以较容易地用结构力学方法或杆系有限元法求得,所以,温度自应力成为混凝土桥梁结构温度应力计算的关键.桥梁结构的混凝土构件,如梁、墩和塔等,一般都因其轴线曲率很小,截面变化缓慢,可近似视为等截收稿日期:20051114基金项目:
7、国家自然科学基金资助项目(50278079)作者简介:彭友松(1965-),男,博士研究生,研究方向为桥梁结构理论,电话:13308175126,Emai:lpysong@mai.lsc.cninfo.net第4期彭友松等:混凝土桥梁结构温度自应力计算方法探讨453面直杆.此外,这些构件在气温变化和太阳辐射等环境因素的影响下,温度场沿轴线的变化很小,可以近似简化为在其横截面内的二维分布.考虑图1所示的等截面直杆.x,y分别为截面形心主惯性轴,z轴为构件轴线.设横截面内温度分布为t(x,y),沿轴向不变.目前,一般根据横截面变形的平面假定,按单向应力
8、求[1,2]图1等截面直杆解纵向温度自应力z,其一般计算式为Fig.1PrismaticbarNtMt
