本文選題：溫度效應(yīng) + 瞬態(tài)溫度場(chǎng)理論　； 參考：《東南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：瀝青混凝土是大跨徑橋梁橋面鋪裝常用材料,但其高溫?cái)備仌?huì)引起鋼橋面板的局部溫度變形,從而對(duì)橋面鋪裝層狀復(fù)合體系的性能造成影響,現(xiàn)階段這種溫度效應(yīng)尚未引起足夠重視。本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于瞬態(tài)傳熱理論的鋼橋面板攤鋪溫度效應(yīng)研究”(No.51378122),采用現(xiàn)場(chǎng)溫度監(jiān)測(cè)和數(shù)值模型仿真的方法研究瀝青混凝土高溫?cái)備佅落摌驑蛎鏈囟葓?chǎng)的分布規(guī)律,并分析了高溫?cái)備佔(zhàn)饔脤?dǎo)致的鋼橋橋面層間溫度效應(yīng)。第一,本文選取國(guó)內(nèi)某鋼橋,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)澆注式瀝青混凝土高溫?cái)備佅落摌驑蛎娴臏囟茸兓?分析了瀝青混凝土高溫?cái)備佅落摌驑蛎鏈囟葓?chǎng)的時(shí)空分布規(guī)律。實(shí)測(cè)結(jié)果表明,鋼板表面的溫度隨時(shí)間先上升后下降,攤鋪后20min左右,攤鋪區(qū)域處的鋼板達(dá)到最高溫度,接近120℃℃；此外,橫向和縱向溫度分布表現(xiàn)出明顯的滯后現(xiàn)象,同一時(shí)刻縱向不同截面的溫度分布差異主要受攤鋪機(jī)攤鋪速度、瀝青混合料初始溫度以及鋼板所處的升／降溫狀態(tài)的影響。第二,本文基于瞬態(tài)溫度場(chǎng)理論和熱傳導(dǎo)理論建立鋼箱梁溫度場(chǎng)數(shù)值模型,采用生死單元法模擬攤鋪施工過(guò)程,并結(jié)合實(shí)測(cè)溫度數(shù)據(jù)驗(yàn)證溫度場(chǎng)模型,利用驗(yàn)證后的溫度場(chǎng)模型進(jìn)一步研究高溫?cái)備佅落摌驑蛎鏈囟葓?chǎng)的時(shí)空分布規(guī)律,研究結(jié)果表明,攤鋪后14mn,U肋上、下端的溫差達(dá)到最大,此時(shí)鋼箱梁結(jié)構(gòu)受力最不利；縱向不同截面鋼橋面板的溫度分布規(guī)律基本一致,鋼橋面板橫向溫度變化范圍主要集中在攤鋪邊緣左右各0.4m范圍內(nèi)；橫隔板以及U肋處鋼橋面板的溫度略低于其它部位的鋼橋面板溫度,橫隔板和U肋對(duì)鋼橋面板的溫度分布影響較小。第三,本文采用數(shù)值模擬方法模擬不同環(huán)境及工況下的鋼橋面瀝青混凝土攤鋪施工過(guò)程,研究施工季節(jié)、鋪裝材料、鋪裝厚度等對(duì)攤鋪溫度場(chǎng)分布的影響。研究結(jié)果表明,施工季節(jié)、鋪裝材料、鋪裝厚度、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、風(fēng)速對(duì)攤鋪溫度場(chǎng)分布均有影響,可以通過(guò)鋪裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工環(huán)境合理選擇,改善高溫?cái)備佔(zhàn)饔迷阡摌驑蛎娈a(chǎn)生的溫度效應(yīng)。此外,本文根據(jù)仿真溫度場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果建立了考慮不同影響因素的最不利溫度荷載公式,以期完善橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中溫度設(shè)計(jì)方面的不足。第四,本文引入復(fù)合材料實(shí)體元(composite solid)建立鋼箱梁力學(xué)模型,分析高溫?cái)備佔(zhàn)饔孟落摌驑蛎鎸娱g剪應(yīng)力分布規(guī)律,并結(jié)合室內(nèi)剪切試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)高溫?cái)備佔(zhàn)饔脤?duì)鋼橋橋面層間抗剪性能的影響,接著引入內(nèi)聚力模型(Cohesive Zone Model)建立正交異性板局部模型,分析高溫?cái)備佔(zhàn)饔迷阡摌驑蛎鎸娱g產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。研究結(jié)果表明：高溫?cái)備佅落摌蛎姘?粘結(jié)層間的剪應(yīng)力峰值位于攤鋪邊緣處,施工季節(jié)對(duì)層間剪應(yīng)力分布影響較大,高溫季節(jié)攤鋪時(shí)鋼橋面板-粘結(jié)層間剪應(yīng)力峰值為185.4kPa,低溫季節(jié)攤鋪時(shí)鋼橋面板-粘結(jié)層間剪應(yīng)力峰值為347.5kPa,再加上高溫?cái)備仌r(shí)粘結(jié)層的抗剪強(qiáng)度較小,需要預(yù)防粘結(jié)層的早期破壞;施工季節(jié)對(duì)鋼橋橋面層間殘余應(yīng)力的分布沒(méi)有影響,層間殘余應(yīng)力峰值為1.8kPa,該值偏于保守。本文研究可為瀝青混凝土高溫?cái)備佅落摌驑蛎鏈囟群奢d計(jì)算、鋪裝體系粘結(jié)界面材料選擇以及結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)等提供理論依據(jù)。
[Abstract]:Asphalt concrete is a common material for large span bridge deck pavement , but its high temperature spreading can cause local temperature deformation of steel bridge deck . The temperature effect of bridge deck of steel bridge under high temperature spreading of asphalt concrete is studied by using field temperature monitoring and numerical model simulation .
Secondly , based on the theory of transient temperature field and the theory of heat transfer , the temperature field model of steel box girder is established .
The temperature distribution law of the steel bridge panel with different longitudinal sections is basically consistent . The lateral temperature variation range of the steel bridge panel is mainly concentrated in the range of 0.4m left and right of the paving edge ;
The results show that the peak of shear stress between the steel bridge deck and the steel bridge deck at high temperature is 185.4 kPa and the shear strength of the steel bridge deck - bonded layer is 185.4kPa during the high - temperature season .
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U441.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2064159