桥梁为我国经济建设和社会发展做出了重大贡献,但恶劣的服役环境和超负载运营使得桥梁病害严重,维护和改造费用巨大,且重大事故频发。温度是桥梁的一种重要环境荷载形式,对桥梁的力学性能影响显著,也是桥梁出现病损和性能退化的主要原因之一,甚至造成严重的安全事故。因此,开展桥梁温度效应研究及工程应用,对及时发现和控制病害、确保桥梁的安全运营、提高桥梁的耐久性和预防重大突发性事故的发生,意义重大。但是,目前桥梁温度效应分析方法严重依赖现场监测数据,不能满足大多数桥梁的工程分析需求,极大的限制了温度分析与评估技术解决工程问题的能力。因此,本课题提出和开展基于气象共享数据的桥梁温度效应分析方法研究。基本思想是采用覆盖桥梁场地的大空间尺度气象共享数据预测桥梁场地的气象情况,然后基于有限元瞬态热分析方法进行桥梁温度场的数值计算,得到能反映桥梁实时温度作用状态的时变温度场,并通过缩尺模型和实际箱型梁桥对研究方法进行研究和验证。主要研究内容如下:(1)采用地面气象共享数据预测桥梁场地气象的方法研究。首先,对当前常用的地面气象数据的插值预测方法和评价标准进行了综述和分析;然后,对地面气象共享数据的内容和获取方法进行分析;最后,考虑地理位置、地形地貌和不同天气条件,针对影响桥梁温度效应的主要气象参数气温和风速,进行了气象空间插值方法优化分析,得到了不同气象参数和场地类型的最佳预测方法,并基于实测数据对方法进行验证和分析。(2)针对影响桥梁温度效应最主要和复杂的辐射参数进行计算和预测方法研究。首先,对目前针对晴空天气条件下的主要辐射参数的计算理论和方法进行阐述和分析;其次,对太阳辐射从大气层外边界投入到地面的历程及衰减机理进行了分析;然后,提出基于气象卫星数据和地面气象站数据预测地面太阳总辐射和散射辐射的方法,基于长期实测的大数据统计分析,建立了两类辐射的预测模型,并采用场地监测数据对模型进行了评估和验证。(3)开展基于气象共享数据和有限元热分析方法进行箱型桥梁温度场数值计算的试验研究和工程验证。针对实验室缩尺箱型梁桥模型和一座实际的工程箱型梁桥,建立对应的ANSYS精细化有限元热分析模型,通过场地周边地面气象站和气象卫星共享数据预测场地的气象参数,确定对应的热分析边界条件,采用瞬态热分析方法进行结构的温度场分析,并与实测数据进行对比分析。结果表明本文提出的方法具有较好的分析效率和计算精度,非常适合用于无现场监测的桥梁温度效应分析与评估。