大跨度混凝土斜拉桥温度场分布及其对结构行为影响规律分析

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在大跨度混凝土斜拉桥中,温度作用是影响斜拉桥结构行为的重要因素之一,温度作用在混凝土箱梁桥中产生的应力效应可以与活载效应相当,气候因素又是温度作用最重要的起因。本文主要将由于日照因素引起大跨度混凝土箱梁桥产生的温度效应,采用ANSYS二维有限元仿真技术进行主梁与主塔分析。依托重庆某大跨径混凝土斜拉桥项目,将有限元计算结果与实测值对比,拟定出主梁与主塔最不利正温度梯度,并以MIDAS全桥模型辅以分析。将规范温度梯度与实际最不利正温度梯度对比。介绍如何在不同悬臂长度的梁段考虑温度的影响进行立模及斜拉索索力第一次张拉,并提出两种修正方法。主要工作如下:(1)依据传热学理论,对混凝土导热系数、比热、短波辐射吸收率、地表反射吸收率、大气透明度系数等参数合理取值,对辐射热交换系数、对流热交换系数进行计算;依据天文物理学理论,结合重庆当地气温,地理位置等信息,对于太阳高度角、太阳方位角、太阳时角进行计算;将大气温度变化模拟成正弦函数。综合以上三条参数取值与计算,得到主梁与主塔各边界条件的热流密度。(2)建立主梁与主塔ANSYS二维实体模型,赋予初始温度与边界条件,得到主梁与主塔日照时间内温度场分布状况及温度时程曲线。将模型计算的温度场分布中各测点温度值与实测温度值作对比分析。利用实测数据,通过最小二乘法拟合主梁最不利竖向及横向正温度梯度,将公式进行修正,得到一个分段函数形式的温度梯度。(3)建立MIDAS全桥模型,对比分析本文提出的分段函数形式温度梯度与规范温度梯度;分析主塔在温度作用下的偏位以及索梁温差、索塔温差引起的索力变化。(4)分析在日照温度场下,不同悬臂长度梁段如何考虑温度作用进行立模标高及斜拉索第一次张拉索力的确定,并提出两种修正方法。
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