极端气温下波形钢腹板PC组合箱梁温度效应研究

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由于新颖的结构形式、独特的受力性能、美观的外在形态,波形钢腹板PC组合箱梁桥近年来得到了广泛的应用。现今的研究主要集中在钢腹板的受力性能上,而较少的关注了温度效应。考虑到桥梁结构受温度影响较大,进行温度效应的研究具有十分重要的现实意义。本文基于宁夏交通厅科技项目,以西咸高速人行天桥及叶盛黄河大桥为工程背景,对波形钢腹板PC组合箱梁的温度效应开展研究,以下为主要工作与成果:1)系统阐述了国内外桥梁温度效应的研究现状,简单全面的介绍了各国规范中对于温度效应的规定。2)以西咸高速人行天桥和叶盛黄河大桥的实测温度为依据,对其温度梯度分布进行分析,并总结了波形钢腹板PC组合箱梁各向温度分布规律。箱梁竖向:对于箱梁高度较小的桥梁,腹板沿竖向无明显温度梯度;对于箱梁高度较高的桥梁,腹板在沿竖向有明显的温度梯度。不管桥梁高度如何,受日照影响,在白天腹板温度均高于顶底板温度,且向阳侧腹板温度高于背阳侧腹板温度。箱梁横向:腹板、底板横向温差均较小,不作特别考虑。对于内衬有混凝土的梁段,混凝土部位的温度低于钢腹板部位的温度,且沿竖向温度分布趋势相似。3)本文对波形钢腹板PC组合箱梁桥的温度场理论进行了分析,并针对叶盛黄河大桥的热力学参数进行了研究。对于重点研究的Ⅰ截面,采用软件MIDAS FEA模拟其二维日照温度场。将模拟结果与实测值对比分析,验证了模型的适用性。4)采用数理统计推算极端气温条件下的大气昼夜温差代表值,进而通过数值模拟得到波形钢腹板的设计温度梯度分布规律,拟合出适用于宁夏地区的波形钢腹板箱梁沿梁高方向的温度梯度。对其进行了力学效应分析,拟合出顶板下表面横向应力的估算公式。
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