本文關(guān)鍵詞：空心高墩溫度場(chǎng)與溫度效應(yīng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：混凝土結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱性差,長(zhǎng)期置于自然環(huán)境中,受太陽(yáng)輻射與環(huán)境溫度影響,內(nèi)部產(chǎn)生隨時(shí)間變化的不均勻溫度場(chǎng),由此產(chǎn)生溫度應(yīng)力與溫度變形。在不利環(huán)境條件下,溫度荷載產(chǎn)生的溫度應(yīng)力與活載應(yīng)力屬同一數(shù)量級(jí),是引起混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的重要原因之一。本文利用有限差分原理采用C++語(yǔ)言自主開(kāi)發(fā)了用于計(jì)算結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)的通用軟件,并結(jié)合混凝土厚板溫度場(chǎng)觀測(cè)試驗(yàn),研究了混凝土板件豎向與水平溫度場(chǎng)分布規(guī)律,驗(yàn)證了該軟件計(jì)算溫度場(chǎng)的可靠性。在此基礎(chǔ)上,對(duì)空心高墩壁板溫度場(chǎng)進(jìn)行了參數(shù)敏感性分析,總結(jié)得出了空心墩壁板最不利溫度場(chǎng)發(fā)生一般條件,并建議了不同省會(huì)直轄市用于工程設(shè)計(jì)檢算的空心墩壁板最不利溫差參考值。最后,以南盤(pán)江大橋5號(hào)空心高墩為研究對(duì)象,利用通用有限元軟件ANSYS建立了空心高墩有限元模型,分析了最不利溫度荷載下空心高墩的溫度應(yīng)力與溫度變形。本文主要研究成果如下：(1)方位角為0�；炷两Y(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度呈正弦曲線(xiàn)變化,由朝陽(yáng)側(cè)表面向內(nèi),最高溫度逐漸衰減且衰減速率逐漸減小,最高溫度出現(xiàn)時(shí)刻逐漸滯后,且隨最高溫度衰減速率的減小,滯后時(shí)間逐漸增長(zhǎng)�；炷两Y(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度梯度根據(jù)表面與外界的熱量傳遞方向可分為兩個(gè)階段,即溫度梯度增大階段與溫度梯度減小階段。(2)空心高墩壁板溫度場(chǎng)受太陽(yáng)直接輻射影響顯著,水平地面太陽(yáng)直接輻射強(qiáng)度主要影響空心高墩壁板整體溫度,而豎直表面太陽(yáng)直接輻射強(qiáng)度主要影響空心高墩壁板內(nèi)部溫度梯度。壁板方位角影響其表面的太陽(yáng)直接輻射強(qiáng)度,隨方位角的增大,壁板溫度梯度逐漸減小。(3)空心高墩壁板溫度梯度受氣溫影響較弱,最高氣溫升高,空心高墩壁板內(nèi)部溫度整體升高；氣溫日較差增大,空心高墩壁板溫度整體降低,同時(shí)溫度梯度增大。在低風(fēng)速情況下,空心高墩壁板溫度梯度隨風(fēng)速的增大而減小。(4)空心高墩溫度場(chǎng)具有明顯的地域差異。一般空心高墩溫度梯度在山區(qū)大于平原、鄉(xiāng)村大于城市、城市大于工業(yè)區(qū)。全國(guó)不同省市直轄市市內(nèi)空心高墩壁板最大溫差一般出現(xiàn)在冬季或春季,然而不同城市溫差值相差較大。(5)空心高墩壁板最不利溫度場(chǎng)發(fā)生一般條件為：表面太陽(yáng)直接輻射較強(qiáng)且表面日照時(shí)間較長(zhǎng)、方位角為零、氣溫日較差較大、風(fēng)速較小。(6)南盤(pán)江大橋空心高墩分析結(jié)果顯示,最不利溫度荷載引起的水平拉應(yīng)力達(dá)到3.2MPa,實(shí)體過(guò)渡段由于固端約束的作用,豎向拉應(yīng)力甚至達(dá)到了4.2MPa；溫度荷載引起的墩頂順橋向位移可達(dá)31mm。
【關(guān)鍵詞】：空心高墩 太陽(yáng)輻射 溫度場(chǎng) 溫度梯度 溫度效應(yīng) 有限元
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U441.5
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 緒論12-22
• 1.1 引言12-13
• 1.2 空心高墩溫度效應(yīng)13
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-21
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.3 研究現(xiàn)狀總結(jié)20-21
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容和研究方案21-22
• 2 溫度場(chǎng)與溫度效應(yīng)基本理論22-32
• 2.1 引言22-23
• 2.2 導(dǎo)熱微分方程及其定解條件23-25
• 2.2.1 導(dǎo)熱微分方程的建立23-24
• 2.2.2 邊界條件24-25
• 2.2.3 初始條件25
• 2.3 日照溫度場(chǎng)計(jì)算方法25-28
• 2.3.1 近似數(shù)值解法26-27
• 2.3.2 半經(jīng)驗(yàn)半理論公式法27-28
• 2.4 溫度應(yīng)力計(jì)算方法28-30
• 2.4.1 基于結(jié)構(gòu)力學(xué)的溫度應(yīng)力計(jì)算28-29
• 2.4.2 基于熱彈性理論的溫度應(yīng)力計(jì)算29-30
• 2.4.3 基于有限元理論的溫度應(yīng)力計(jì)算30
• 2.5 本章小結(jié)30-32
• 3 溫度場(chǎng)計(jì)算軟件開(kāi)發(fā)32-52
• 3.1 引言32
• 3.2 太陽(yáng)輻射計(jì)算32-37
• 3.2.1 太陽(yáng)與地面的相對(duì)位置計(jì)算32-34
• 3.2.2 太陽(yáng)與物體表面的相對(duì)位置計(jì)算34-35
• 3.2.3 太陽(yáng)輻射計(jì)算35-37
• 3.3 輻射換熱計(jì)算37-39
• 3.3.1 物體熱輻射能力計(jì)算37-38
• 3.3.2 大氣和環(huán)境輻射計(jì)算38
• 3.3.3 物體輻射換熱總效果計(jì)算38-39
• 3.4 對(duì)流換熱計(jì)算39
• 3.5 氣溫日變化過(guò)程39-40
• 3.6 邊界條件處理40-41
• 3.6.1 外表面?zhèn)鳠徇吔鐥l件40-41
• 3.6.2 內(nèi)表面?zhèn)鳠徇吔鐥l件41
• 3.7 C++編程數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)41-43
• 3.8 C++編程模塊設(shè)計(jì)43-46
• 3.8.1 混凝土熱工參數(shù)取值和網(wǎng)格劃分44
• 3.8.2 C++類(lèi)的設(shè)計(jì)44-46
• 3.9 C++軟件開(kāi)發(fā)46-50
• 3.9.1 C++軟件主函數(shù)設(shè)計(jì)46-47
• 3.9.2 C++軟件集成47-49
• 3.9.3 軟件功能介紹49-50
• 3.10 本章小結(jié)50-52
• 4 混凝土厚板溫度場(chǎng)試驗(yàn)監(jiān)測(cè)與數(shù)值模擬52-72
• 4.1 引言52
• 4.2 混凝土厚板溫度場(chǎng)試驗(yàn)介紹52-55
• 4.2.1 試驗(yàn)場(chǎng)地介紹52
• 4.2.2 試驗(yàn)方案52-54
• 4.2.3 試驗(yàn)儀器54-55
• 4.3 混凝土豎向溫度場(chǎng)分析55-63
• 4.3.1 豎向溫度場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析55-57
• 4.3.2 豎向溫度場(chǎng)C++數(shù)值模擬結(jié)果分析57-60
• 4.3.3 豎向溫度場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比60-63
• 4.4 混凝土水平溫度場(chǎng)分析63-70
• 4.4.1 水平溫度場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析63-65
• 4.4.2 水平溫度場(chǎng)C++數(shù)值模擬結(jié)果分析65-68
• 4.4.3 水平溫度場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比68-70
• 4.5 本章小結(jié)70-72
• 5 空心墩溫度場(chǎng)參數(shù)敏感性分析72-102
• 5.1 引言72
• 5.2 日期對(duì)空心墩溫度場(chǎng)的影響72-78
• 5.2.1 太陽(yáng)直接輻射強(qiáng)度隨日期變化規(guī)律72-75
• 5.2.2 溫度場(chǎng)隨日期變化規(guī)律75-78
• 5.3 方位角對(duì)空心墩溫度場(chǎng)的影響78-82
• 5.3.1 表面太陽(yáng)直接輻射強(qiáng)度隨方位角變化規(guī)律78-79
• 5.3.2 溫度場(chǎng)隨方位角變化規(guī)律79-82
• 5.4 氣溫對(duì)空心墩溫度場(chǎng)的影響82-85
• 5.5 環(huán)境風(fēng)速對(duì)空心墩溫度場(chǎng)的影響85-87
• 5.6 北京市區(qū)空心墩豎直壁板最不利溫度場(chǎng)研究87-92
• 5.6.1 我國(guó)現(xiàn)行不同規(guī)范的溫度梯度曲線(xiàn)87-90
• 5.6.2 北京市區(qū)最不利水平溫度梯度擬合90-92
• 5.7 大氣透明度對(duì)空心墩溫度場(chǎng)的影響92-94
• 5.8 全國(guó)不同地區(qū)空心墩溫度場(chǎng)比較94-101
• 5.8.1 全國(guó)太陽(yáng)直接輻射分布規(guī)律95-98
• 5.8.2 全國(guó)省會(huì)直轄市空心墩溫度場(chǎng)比較98-101
• 5.9 本章小結(jié)101-102
• 6 空心高墩溫度效應(yīng)有限元分析102-120
• 6.1 引言102
• 6.2 橋梁概況102-104
• 6.3 基于ANSYS的空心墩有限元模型104-108
• 6.3.1 空心墩溫度場(chǎng)計(jì)算104-107
• 6.3.2 空心墩溫度效應(yīng)計(jì)算107-108
• 6.4 空心高墩溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果分析108-110
• 6.5 空心高墩溫度應(yīng)力計(jì)算結(jié)果分析110-116
• 6.5.1 空心墩中部截面溫度應(yīng)力分析110-114
• 6.5.2 空心墩固端截面溫度應(yīng)力分析114-115
• 6.5.3 空心墩溫度裂縫控制115-116
• 6.6 空心高墩溫度變形計(jì)算結(jié)果分析116-117
• 6.7 本章小結(jié)117-120
• 7 結(jié)論與展望120-124
• 7.1 結(jié)論120-121
• 7.2 展望121-124
• 參考文獻(xiàn)124-128
• 附錄A128-132
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果132-136
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集136

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