本文關(guān)鍵詞：勁性骨架鋼管混凝土拱橋溫度作用效應(yīng)研究

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【摘要】：特大跨度的勁性骨架鋼管混凝土拱橋由于自身跨度大、剛度大,溫度效應(yīng)對(duì)其影響不容忽視。在日照或者寒流等溫度作用下,拱圈結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生超過(guò)混凝土極限抗拉強(qiáng)度的拉應(yīng)力從而使混凝土開(kāi)裂。當(dāng)前的中國(guó)鐵路規(guī)范對(duì)于溫度荷載和溫度效應(yīng)計(jì)算的規(guī)定并不完善,尤其對(duì)于特殊的橋梁需要進(jìn)行單獨(dú)的研究。本文依托貴州北盤江特大橋開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)試驗(yàn),對(duì)于典型截面在各個(gè)季節(jié)內(nèi)的溫度場(chǎng)進(jìn)行采集和分析,分析后得到了拱圈沿截面高度、寬度以及混凝土板厚度方向的溫度分布模式。然后依據(jù)傳熱學(xué)及太陽(yáng)能利用基本原理等相關(guān)理論,建立了拱圈截面所處的熱交換系統(tǒng),分析并計(jì)算了拱圈截面的溫度場(chǎng)邊界條件。利用ANSYS軟件建立了拱圈截面的二維溫度場(chǎng)分析有限元模型,并利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型的參數(shù)進(jìn)行調(diào)校。利用調(diào)校后的模型計(jì)算了北盤江大橋在一定歷史時(shí)期內(nèi)的最不利溫差荷載,并將其與各國(guó)規(guī)范進(jìn)行了對(duì)比分析。計(jì)算得到最不利溫差荷載后,分別建立平面應(yīng)變單元模型和全橋三維有限元模型,利用間接耦合法計(jì)算得到拱圈結(jié)構(gòu)各個(gè)部位的最不利平面溫度應(yīng)力以及全橋縱向溫度應(yīng)力,并針對(duì)最不利應(yīng)力的分布情況,提出了相應(yīng)的建議。最后,分析了勁性骨架對(duì)于結(jié)構(gòu)最不利應(yīng)力和變形的影響,發(fā)現(xiàn)勁性骨架可以有效小外包混凝土內(nèi)的最不利縱向壓應(yīng)力和主拉應(yīng)力。
【關(guān)鍵詞】：鋼管混凝土 勁性骨架 溫度場(chǎng) 日照 溫差荷載 溫度應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U441;U448.22
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 勁性骨架鋼管混凝土拱橋發(fā)展概況10-11
• 1.2 橋梁溫度效應(yīng)計(jì)算理論概況11-13
• 1.3 課題背景簡(jiǎn)介13-14
• 1.4 本文的主要工作14-16
• 第2章 混凝土拱圈溫度場(chǎng)觀測(cè)與分析16-33
• 2.1 引言16
• 2.2 試驗(yàn)方案16-19
• 2.2.1 溫度場(chǎng)傳感器布置原則16
• 2.2.2 測(cè)試截面的縱向布置16-17
• 2.2.3 溫度測(cè)點(diǎn)布置17-18
• 2.2.4 溫度數(shù)據(jù)測(cè)試儀器18-19
• 2.3 試驗(yàn)過(guò)程19
• 2.4 溫度場(chǎng)測(cè)試結(jié)果及分析19-31
• 2.4.1 拱腳截面溫度隨時(shí)間變化過(guò)程21-23
• 2.4.2 拱腳截面沿混凝土板厚度方向的溫度場(chǎng)分布23-25
• 2.4.3 拱腳截面沿高度方向的溫度場(chǎng)分布25-26
• 2.4.4 拱腳截面沿寬度方向的溫度場(chǎng)分布26
• 2.4.5 1/4截面溫度隨時(shí)間變化過(guò)程26-29
• 2.4.6 1/4截面沿混凝土板厚度方向的溫度場(chǎng)分布29-30
• 2.4.7 1/4截面沿高度方向的溫度場(chǎng)分布30-31
• 2.4.8 1/4截面沿寬度方向的溫度場(chǎng)分布31
• 2.5 小結(jié)31-33
• 第3章 拱圈溫度場(chǎng)理論模型33-53
• 3.1 引言33
• 3.2 傳熱學(xué)理論基礎(chǔ)33-43
• 3.2.1 導(dǎo)熱與對(duì)流換熱理論基礎(chǔ)33-35
• 3.2.2 輻射換熱理論基礎(chǔ)35-37
• 3.2.3 太陽(yáng)輻射37-43
• 3.3 拱圈溫度場(chǎng)邊界條件處理43-50
• 3.3.1 拱圈對(duì)流換熱44-45
• 3.3.2 拱圈與周圍環(huán)境的輻射換熱45-47
• 3.3.3 拱圈綜合大氣溫度和綜合換熱系數(shù)47-48
• 3.3.4 大氣溫度48-49
• 3.3.5 邊界條件計(jì)算參數(shù)取值49-50
• 3.4 溫度場(chǎng)邊界條件計(jì)算示例50-52
• 3.4.1 溫度場(chǎng)邊界條件計(jì)算過(guò)程50-51
• 3.4.2 溫度場(chǎng)邊界計(jì)算結(jié)果51-52
• 3.5 小結(jié)52-53
• 第4章 勁性骨架拱圈溫度場(chǎng)有限元分析53-68
• 4.1 引言53
• 4.2 溫度場(chǎng)有限元分析簡(jiǎn)介53-54
• 4.3 計(jì)算模型及計(jì)算流程54-56
• 4.3.1 溫度場(chǎng)有限元模型54-56
• 4.3.2 溫度場(chǎng)有限元分析流程56
• 4.4 計(jì)算溫度場(chǎng)的優(yōu)化分析56-62
• 4.4.1 初始邊界條件57
• 4.4.2 計(jì)算溫度場(chǎng)優(yōu)化流程57-58
• 4.4.3 參數(shù)影響分析和計(jì)算溫度場(chǎng)優(yōu)化結(jié)果58-62
• 4.5 最不利溫度場(chǎng)分布及其與規(guī)范值的對(duì)比62-67
• 4.5.1 截面沿高度方向的溫度場(chǎng)分布63-64
• 4.5.2 截面沿混凝土板厚度方向的溫度場(chǎng)分布64-66
• 4.5.3 截面沿寬度方向的溫度場(chǎng)分布66-67
• 4.6 小結(jié)67-68
• 第5章 勁性骨架拱圈溫度效應(yīng)分析68-88
• 5.1 引言68
• 5.2 溫度應(yīng)力計(jì)算原理68-70
• 5.3 ANSYS求解溫度應(yīng)力計(jì)算流程70-73
• 5.4 日照作用下的平面溫度應(yīng)力73-81
• 5.5 日照作用下的空間溫度應(yīng)力81-85
• 5.6 勁性骨架對(duì)于空間溫度應(yīng)力的影響85-87
• 5.7 小結(jié)87-88
• 結(jié)論與展望88-90
• 致謝90-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目91-92
• 參考文獻(xiàn)92-95

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：610047