公路曲线桥梁在温度作用下的变形分析及应对措施

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随着国家建设力度的逐步加大,土木工程与交通行业正飞速发展起来。得益于桥梁行业越来越成熟的理论设计知识,各式桥梁均大量涌现出来。在这些桥梁建筑物中,曲线桥梁由于它突出的优点得到了广大建造师们的青睐。公路曲线桥非但可以解决直桥路线受到限制的各种问题,同时还能赋予桥梁一种不同于直线桥梁的曲线美。因此在国内乃至国际各个城市道路以及公路的交通体系当中,曲线桥在连接多种状态下的交通方面起到重要作用。曲线桥的受力情况往往非常复杂,它与直桥不同,因为自身曲率的原因,曲线桥会产生弯扭耦合的作用,所以曲线桥可能产生的病害与病害特征都和直桥有很大的不一样。即使是不受外力作用仅仅由于自身的重量也会使结构本身出现扭矩。根据大量的工程案例可以发现外界温度的改变是使得曲线桥出现安全隐患的一项非常重大的因素。本论文结合已有文献研究曲线桥的发展现状以及目前存在的问题,并以庐陵大桥为工程背景布置温度测点测量单箱双室截面梁体的温度场。根据所得数据分析此种截面在太阳照射的情况下各个时刻横向及竖向上的温度变化规律;然后根据工程实例曲线桥建模分析对比桥梁在年温度变化与日照温度变化的温度效应、分析对比不同曲线半径的曲线桥的温度效应、分析对比直线桥与曲线桥的温度效应、分析对比不同支承方式下的曲线桥的温度效应以及分析对比跨中独墩支座有无偏心距的曲线桥的温度效应。分析结果可以概括为以下几点:(1)在日照作用下箱梁顶板升温速度远大于梁截面的中下部,箱梁截面竖向上的温度分布呈现出明显的非线性规律;(2)日照作用下的曲线桥产生的温度应力远大于年温度变化,最大温度应力均位于次边支座上的梁段。其在日照升降温的影响下产生的横纵向位移远小于年温度变化产生的位移,但是由于其变化速度非常快,故其可能产生的安全隐患不容忽视;(3)随着曲率半径的降低全桥横向位移均有显著增量,其中曲线桥两端的增量最大,所以如果桥梁的曲率半径过小则在日照温度荷载的作用下曲线桥的梁体有出现侧翻的可能性;(4)直线桥在日照荷载作用下的横向位移为零,但在支承形式相同的情况下其纵向位移及温度应力分布规律与曲线桥相似;(5)曲率半径较大的曲线桥设置全抗扭支承对于温度应力以及位移的减小效果并不明显,对于此类曲线桥除梁端设置抗扭支承外其余均可选用点铰支承的形式;(6)跨中预设偏心距能够在不增加工程量的前提下减少曲线桥的横向位移,这种方式不但满足实际工程要求的经济性还可以改善曲线桥的受力情况。
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