【摘要】：針對(duì)軌道交通U形梁日照溫度梯度模式及溫度自應(yīng)力的分布規(guī)律,本文以青島地區(qū)某無(wú)砟軌道交通U形梁為研究對(duì)象,對(duì)其跨中U形斷面進(jìn)行了48 h日照溫度場(chǎng)及溫度自應(yīng)力現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)觀測(cè),得到了最大溫差時(shí)刻豎向及橫向溫度場(chǎng)分布,建立了U形梁日照溫度梯度模式。利用有限元數(shù)值模型,計(jì)算了不同溫度梯度模式產(chǎn)生的溫差效應(yīng),并與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。研究結(jié)果表明:U形梁應(yīng)分別考慮腹板及底板的豎向溫度梯度模式,腹板豎向溫度梯度為指數(shù)函數(shù)和線性函數(shù)組成的分段函數(shù),底板豎向溫度梯度為指數(shù)函數(shù);朝陽(yáng)側(cè)腹板中部橫向溫度梯度較為明顯,其他部位較小;由于溫差效應(yīng)影響,底板下緣及朝陽(yáng)側(cè)腹板內(nèi)側(cè)產(chǎn)生了較大的縱向拉應(yīng)力,在設(shè)計(jì)中應(yīng)給予考慮。
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圖片說(shuō)明： 數(shù)，并研究了日照及火災(zāi)環(huán)境下墻體及柱體的溫度場(chǎng)模型及溫度效應(yīng)［2 －7］。J． － H． Lee 等在混凝土及鋼箱梁理論分析及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，建立了其豎向及橫向最大日照溫度梯度模型［8 －12］。聶建國(guó)等研究了頂板為混凝土的鋼 － 混組合結(jié)構(gòu)的日照及火災(zāi)環(huán)境下溫度場(chǎng)［13 －14］，進(jìn)而評(píng)價(jià)了此類鋼 － 混結(jié)構(gòu)不同材質(zhì)的熱力學(xué)性能。戴公連等以獨(dú)塔斜拉橋混凝土槽形截面為研究對(duì)象，建立了槽形梁熱力學(xué)仿真模型，得到了其溫差荷載模式［15］。羅全等在 U 形梁監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)上，以翼緣頂面 3 個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)、腹板中部2 個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)、底板 3 個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，擬合得到了基于鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范的實(shí)測(cè) U 形梁的豎向溫度梯度參數(shù)［16］。綜上所述，雖然國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者已開(kāi)展了大量產(chǎn)生的溫差效應(yīng)，并與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，指出最不利溫度自應(yīng)力出現(xiàn)的位置及其適用性。1 依托 U 形梁工程概況本研究依托藍(lán)色硅谷城際軌道交通工程，如圖1 所示，全線高架段為整孔預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土 U 形簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由底板、腹板和翼緣板組成“U”字形薄壁開(kāi)口斷面。梁跨為 30 m，如圖 2所示，跨中附近梁高 1. 8 m，梁上寬 5. 32 m，下寬3. 98 m，腹板、底板均厚 0. 26 m。梁體采用添加量為 0. 9 kg/m3強(qiáng)度等級(jí)為 C55 的聚丙纖維混凝土。預(yù)應(yīng)力采用直徑 Φs15. 2 高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度 fpk= 1 860 MPa。
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圖片說(shuō)明： 獺６暈揄乥形梁跨中斷面進(jìn)行了48h日照溫度場(chǎng)及溫度自應(yīng)力連續(xù)觀測(cè)，得到了最大溫差時(shí)刻豎向及橫向溫度場(chǎng)分布，分析了實(shí)測(cè)溫度場(chǎng)的分布規(guī)律，建立了U形梁豎向及橫向日照溫度梯度模型。利用有限元數(shù)值模型，計(jì)算了不同溫度梯度模式下產(chǎn)生的溫差效應(yīng)，并與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，指出最不利溫度自應(yīng)力出現(xiàn)的位置及其適用性。1依托U形梁工程概況本研究依托藍(lán)色硅谷城際軌道交通工程，如圖1所示，全線高架段為整孔預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土U形簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由底板、腹板和翼緣板組成“U”字形薄壁開(kāi)口斷面。梁跨為30m，如圖2所示，跨中附近梁高1.8m，梁上寬5.32m，下寬3.98m，腹板、底板均厚0.26m。梁體采用添加量為0.9kg/m3強(qiáng)度等級(jí)為C55的聚丙纖維混凝土。預(yù)應(yīng)力采用直徑Φs15.2高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度f(wàn)pk=1860MPa。圖1U形梁現(xiàn)場(chǎng)照片圖1SitephotosofU-shapedgirder圖2跨中截面尺寸圖2Mid-spansectionaldimension由圖2可知，與傳統(tǒng)箱形梁不同，由于U形梁為薄壁開(kāi)口結(jié)構(gòu)，梁室腹板及底板易受日照輻射直接影響，將產(chǎn)生較大的不均勻溫度場(chǎng)及溫度應(yīng)力，如在設(shè)計(jì)中簡(jiǎn)單套用現(xiàn)行規(guī)范中基于箱形梁結(jié)構(gòu)的溫度梯度模式，，由此計(jì)算得到的溫差效應(yīng)將與實(shí)際情況產(chǎn)生較大誤差，從而影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量及使用安全。為了掌握U形梁日照溫度場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際分布規(guī)律，為今后此類橋梁設(shè)計(jì)計(jì)算提供重要參考依據(jù)，對(duì)依托·1122·
【作者單位】： 山東大學(xué)巖土與結(jié)構(gòu)工程研究中心;中鐵十四局集團(tuán)第五工程有限公司;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51179098,51379113)
【分類號(hào)】：U441.5

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本文編號(hào)：2513778