大跨度鋼管混凝土拱橋溫度效應(yīng)研究

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1、鐵道建筑l8RailwayEngineering文章編號(hào)：1003-1995(2010)08—0018~3大跨度鋼管混凝土拱橋溫度效應(yīng)研究李自林，劉明艷，李妲(1．天津城市建設(shè)學(xué)院土木工程系，天津300384；2．河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院，南京210098)摘要：為得到溫度變化對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)受力的影響，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)施加相應(yīng)的溫度荷載，與結(jié)構(gòu)自重作用下對(duì)主拱肋的內(nèi)力情況進(jìn)行比較，從而得出溫度荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的受力影響情況，另外計(jì)算橫梁與拱肋由于溫度不同而在連接處的內(nèi)力情況，得出溫度荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響

2、不能忽略，計(jì)算時(shí)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際環(huán)境考慮相應(yīng)的溫度荷載。關(guān)鍵詞：溫度荷載鋼管混凝土拱橋拱肋有限元分析中圖分類(lèi)號(hào)：U441．5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A大部分橋梁每天都要經(jīng)過(guò)一定的溫度變化，這些建設(shè)時(shí)不能忽略。溫度變化可能對(duì)橋梁受力引起相當(dāng)大的改變，在日溫該橋?yàn)殇摴芑炷凉皹?，四肢桁式拱，拱肋直徑為差較大的季節(jié)此種影響尤其明顯。鋼材是熱的良導(dǎo)850mm。吊桿為熱擠聚乙烯高強(qiáng)鋼絲拉索，橋面為混體，在強(qiáng)烈的日光照射下溫度快速升高，在溫度變化的凝土T形梁。拱肋間由橫撐和靠近拱腳處的橫梁聯(lián)作用下材料的各種性能可能會(huì)發(fā)生

3、某些變化，由此而系，位于橋面上的橫撐有十三道，對(duì)稱(chēng)布置，拱腳處在產(chǎn)生的內(nèi)力對(duì)結(jié)構(gòu)的受力可能會(huì)產(chǎn)生很大的影響。對(duì)橋面下設(shè)置拱上橫梁和橋下橫撐，橫撐和拱上橫梁分鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，由于其組合截面的特性，鋼材與混凝別與主拱肋連接，橫撐截面為空心鋼管，橫梁為T(mén)形土有著不同的材料性能，各自的受力特點(diǎn)也不相同，在鋼筋混凝土截面。溫度變化作用下的受力情況應(yīng)做重點(diǎn)研究。規(guī)范¨要求在計(jì)算結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)時(shí)對(duì)不同材料應(yīng)采取不同線2模型的建立膨脹系數(shù)，陳寶春，徐愛(ài)民等提出了計(jì)算合龍溫度的概念，并依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得出計(jì)算拱的溫度應(yīng)

4、采用日應(yīng)用有限元軟件MIDAS／Civil建立該橋的有限元平均溫度。模型，吊桿采用桁架單元模擬，其余單元均采用梁?jiǎn)螄?guó)內(nèi)其他研究者關(guān)于橋梁溫度效應(yīng)的探究一直未元，拱腳處拱上橫梁與橋面板連接處將實(shí)體單元簡(jiǎn)化曾間斷。朱愛(ài)華，譚萬(wàn)忠等4。對(duì)曲線梁橋的溫度效為梁?jiǎn)卧M，實(shí)體單元與梁?jiǎn)卧倪B接較復(fù)雜，為簡(jiǎn)應(yīng)進(jìn)行了分析，趙毓成等對(duì)鋼管混凝土拱橋的非線化計(jì)算，按照受力體系將其簡(jiǎn)化為梁?jiǎn)卧?。?432個(gè)性溫度荷載分析做了相應(yīng)的研究，余明林等由實(shí)測(cè)節(jié)點(diǎn)，5378個(gè)單元。溫度數(shù)據(jù)對(duì)鋼管混凝土拱橋在溫度荷載下的結(jié)構(gòu)內(nèi)

5、超靜定結(jié)構(gòu)在溫度變化時(shí)，會(huì)在拱中產(chǎn)生附加內(nèi)力、位移等做了相應(yīng)的探討。力，這些附加應(yīng)力有時(shí)會(huì)對(duì)拱結(jié)構(gòu)內(nèi)力產(chǎn)生顯著的不利影響。1工程簡(jiǎn)介在此僅考慮均勻升、降溫產(chǎn)生的附加內(nèi)力。拱橋建成以后，若氣溫與主拱合龍時(shí)的氣溫不同，則會(huì)在拱以跨度為330in的淳安南浦大橋?yàn)槔?，橋位所屬?nèi)產(chǎn)生附加內(nèi)力。設(shè)溫度變化引起跨徑方向的變位為區(qū)域位于中亞熱帶季風(fēng)氣候帶北緣，四季分明，光照充△Z，根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件，必須在彈性中心施加一個(gè)水足。年平均氣溫17oC，1月平均氣溫5℃，為最低，極平推力日，溫度上升時(shí)，日為正(向內(nèi)作用

6、)；溫度下端最低氣溫一7．6oC，7月平均氣溫28．9oC，極端最高降時(shí)，日為負(fù)(向外作用)。如圖1所示。其典型方氣溫41．8oC。有調(diào)查顯示，如此大的溫差變化在橋梁程為收稿日期：2010-04-22；修回13期：2010-05-20作者簡(jiǎn)介：李自林(1953一)，男，河北成安人，教授，工學(xué)碩士。慧蒜2010年第8期大跨度鋼管混凝土拱橋溫度效應(yīng)研究19由于Ⅳ的作用，拱各截面產(chǎn)生的溫度內(nèi)力為應(yīng)內(nèi)力值。M=一HY=一日(Y0一Y1)由圖2可知，前四種工況中，工況1的數(shù)值最大，N=Hcos其對(duì)結(jié)構(gòu)的影

7、響更顯著，在接近拱腳處甚至與工況5Q=Hsin(結(jié)構(gòu)的自重)數(shù)值接近；工況2顯示在拱腳處彎矩較式中——材料的線膨脹系數(shù)；大，但拱肋其余部分則數(shù)值較?。欢r3和工況4在t．——拱合龍時(shí)的溫度；整個(gè)二分之一跨處相對(duì)數(shù)值較小，可酌情考慮其對(duì)結(jié)￡——當(dāng)?shù)刈罡呋蜃畹驮缕骄鶞囟龋粯?gòu)受力的影響。l50E——考慮混凝土徐變后的彈性模量；lO0肛——泊松比。+工況l主50也5A-l—e-工況2蟊?！锕r3鐾一50+工況4舊一100／／，一工況5—150／，／．—2O0圖2主拱肋彎矩(面內(nèi))圖1溫度荷載下拱肋受力

8、示意由圖3可知，工況12和工●況2在拱肋上的0變化數(shù)∞∞O∞∞∞湖值相近，方向相反，在靠近拱腳處數(shù)值偏大，但其余部分?jǐn)?shù)值較小，而工況3和工況4整體數(shù)值均較小，總體3數(shù)據(jù)分析來(lái)說(shuō)，溫度荷載下主拱肋的拱腳處受力偏大，與橋梁自重相比不可忽視。對(duì)鋼管混凝土拱橋在溫度荷載下的受力情況分析中，分別考慮橋梁整體升溫、整體降溫、拱肋升溫、拱肋十工況1呂升溫+橋面板溫度梯度荷載，計(jì)算構(gòu)件的內(nèi)力分布，與Z士工況2—o_工況3結(jié)構(gòu)自重作用下的內(nèi)力相比較，對(duì)比溫度荷載作用所靜*工況4畚帶來(lái)的主拱肋截面內(nèi)力數(shù)據(jù)，從而得出