混凝土曲线梁桥的温度作用效应研究

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发布时间：2021-09-19

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混凝土曲线梁桥的温度作用效应研究
张建东，张元文，邢世玲。朱俊鹏。
(1．江苏省交通科学研究院股份有限公司，江苏南京210017；2．南京工业大学交通学院，
江苏南京210009；3．南京工业大学土木工程学院，江苏南京210009)
摘要：温度作用是混凝土曲线梁桥产生“典型病害”的主要原因之一。为了更真实地揭示曲线梁桥在温度作用下的反应规
律，基于ABAOUS建立了某三跨混凝土连续梁桥实体单元模型，采用“间接耦合”的方法实现温度荷载的施加，对多种支座布
置工况下混凝土曲线梁桥的季节温差和日照温差效应进行计算。结果表明：季节升温作用下曲线梁桥基本不会产生扭转效
应；竖向升温梯度会使曲线梁桥向外扭转；而横向升温梯度，无论沿径向由内向外或由外向内引起的扭转效应非常小；合理的
支座布置形式，可以改善混凝土曲线梁桥在温度作用下的支座受力状况。
关键词：曲线梁桥；混凝土结构；温度作用；季节温差；日照温差；扭转；支座布置形式；支反力；有限元法
中图分类号：U448．42；U441．2 文献标志码：A 文章编号：1671—7767(2014)03—0047—06
1 引言
桥梁结构处于自然环境中，受到温度作用的影
响，规范n 要求桥梁设计中考虑的温度作用包括“均
匀温度”(季节温差)作用和“温度梯度”(日照温差)
作用。
目前，曲线梁桥在使用阶段常常会出现病害，其
中属于曲线梁桥的“典型病害”有：梁体向曲线外侧
径向整体侧移或向外翻转；端部抗扭支撑内侧支座
脱空、外侧支座超压等[2]。针对“问题桥梁”开展的
病害原因分析表明[3 ]，温度作用是混凝土曲线梁
桥产生“典型病害”的主要原因之一。
目前，国内关于混凝土曲线梁桥温度效应的计
算方法基本都是建立梁单元有限元模型，进行温度
作用效应研究。对于曲线梁桥而言，由于存在“弯扭
耦合”现象，在温度作用下箱梁并不能满足作为梁单
元处理的那些假定，因此，采用梁单元有限元模型对
曲线梁桥温度作用效应进行精确分析是较困难的。
在曲线梁桥的力学分析中，支承布置形式对结
构的受力影响很大，特别是扭转效应的影响。为了
更真实地了解曲线梁桥在温度作用下的反应规律，
本文用ABAQUS建立了某曲线梁桥精细的实体有
限元模型，利用“间接耦合”方法施加温度荷载，进
行了多种支座布置工况下曲线箱梁的温度效应
计算。
2 有限元模型
以某3×25 m三跨混凝土连续梁桥为例，混凝
土箱梁截面形式如图1所示。运用ABAQUS建立
实体有限元模型(见图2)，利用“间接耦合”方法施
加温度荷载。模型保持单跨跨径布置不变，曲线半
径设置工况为60，80，100，120