大跨混凝土箱梁横向温度应力分析

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发布时间：2021-09-09

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大跨混凝土箱梁横向温度应力分析
聂玉东。，王宗林，田石柱
(1．哈尔滨工业大学，哈尔滨150080； 2．黑龙江省公路勘察设计院，哈尔滨150080)
【摘要】以一主跨125m连续梁桥为例，采用Ansysl0．0软件，计算分析混凝土箱梁温度场及横向温度应
力的分布规律，并对箱内、外温差的取值进行了探讨。混凝土箱梁横向温度应力较大，特别是顶板下缘由温度引
起的拉应力可以达到3．5MPa，易造成箱梁顶板的纵向开裂，这应引起设计者的重视。
【关键词】桥梁工程；横向温度应力；温度场；混凝土箱梁
【中图分类号】 U441．5 【文献标识码】 A 【文章编号】 1001—6864(2012)08—0068—03
ANALYSIS oF TRANSVERSE THERM AL STRESS oF LARGE SPAN
CoNCRETE BoX GⅡ R
NIE Yu．dong ， WANG Zong．1in ， TIAN Shi．zhu
(1．Harbin Institute of Technology，Harbin 150080，China；
2．Heilongjiang Highway Survey and Design Institute，Harbin 150080，China)
Abstract：With a continuous girder bridge of 125m main span as an example，the distribution law of
concrete box girder temperature field and transverse thermal temperature stress is calculated using Ansys
10．0，and the temperature difference of box is also discussed in this paper．The transverse thermal stress
of concrete box girders is bigger，especially at lower roof，tensile stress caused by temperature can reach
3．5 MPa，it is easy that the longitudinal cracks appear on the roof of box girder，the attention should be
paid for designers．
Key words：bridge engineering；transverse therm al stress；temperature field；concrete box girder
对于大跨混凝土结构桥梁，非均匀温度会引起很大应力
和挠度，被认为是该类桥梁产生裂缝的主要原因。桥梁结构
由温度作用产生的应力可分为纵向和横(竖)向两大类，对桥
梁纵向温度应力的计算，JTGD60—2oo4(公路桥涵设计通用
规范》(以下简称“规范”)规定了温度荷载及计算方法，而桥
梁横(竖)向温度应力的计算，“规范”缺少明确的规定。本文
以黑龙江省齐甘高速公路嫩江大桥为例，分析大跨混凝土箱
梁温度场及横向温度应力的分布规律，并给出了计算箱梁桥
横(竖)向温度应力时箱外、内温差取值建议。
1 工程概况
齐甘高速公路嫩江大桥于齐齐哈尔市跨越嫩江，大桥
主桥上部结构采用75m+2 x 125m+75m变截面预应力混
凝土连续箱梁，单箱单室断面，根部梁高7．3m，跨中梁高
2．8m，梁高按2次抛物线变化。跨中箱梁断面尺寸见图1。
2 计算方法
假设箱梁温度沿桥梁纵向不变，将温度场简化为沿箱
梁竖向和横向的二维温度场来考虑。采用Ansysl0．0进行
计算分析，按间接法求解箱梁截面横向温度应力，即先根据
气象资料进行瞬态热分析，求得截面温度分布，再将求得的
节点温度作为体荷载施加到结构中进行应力计算。
3 计算工况
高L
r
1275
图1 跨中断面尺寸图／era
分三种工况，每种工况考虑无铺装(模拟施工阶段)和有
10cm沥青混凝土铺装(模拟使用阶段)两种情况。工况1考
虑顶板受太阳辐射强度最大情况，计算日期选取6月15日，
分别计算顶板、底板及腹板受太阳辐射强度数值，施加于有限
元模型上；工况2考虑腹板受太阳辐射强度最大情况，计算日
期选取2月15日；工况3考虑环境温度骤然降低情况，根据
齐齐哈尔地区气温日较差最大值及现场实测温度，选取2011
年4月14日18时至2011年4月15日6时为计算时间段，将
现场实测温度作为荷载施加于有限元模型上。
4 箱梁温度场分析
表1～表3为工况1～3箱梁截面板件最大温差表，可
看出箱梁截面温度场分布有如下规律：① 无铺装时箱梁截
面板件温差大于或等于有铺装时箱梁截面板件温差；② 和