混凝土箱梁桥温度效应计算与分析

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发布时间：2021-09-25

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混凝土箱梁桥温度效应计算与分析
崔秀琴 1,2。冯仲仁，，黄毅 s
(1．武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北武汉 430070；2．焦作大学土木建筑工程学院，河南焦作 454000；
3．黄河勘测规划设计有限公司。河南郑州 450000)
摘要：以武汉天兴洲公铁两用长江大桥引桥 III标左幅桥施工监控项目为工程背景，根据实际施工工况，采用 ANSYS10．0软件建立了
T构箱粱实体模型，以了解日照辐射对连续箱梁桥挠度和应力的影响。得到 T构箱粱端部的挠度随温度变化的时程曲线，另外还比较分析
T构箱梁根部截面的实测应力值和有限元计算值。根据对比分析的结果验证了所确定的温度梯度曲线的正确性。
关键词：混凝土箱梁；温度效应；有限元法
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2010)08—0031—04
Analysis and calculation of temperature effect in concrete box girder bridge
CUIXiu—q抽 ’ ，FENG Zhong-renIj．HUANG
(1．School ofCivil Engineering and Architecture，Wuhan University ofTechnology，Wuhan 430070，China；2．School ofCivil Engineering and
Architecture，JiaozuoUniversity，Jiaozuo454000，China；3．YellowRiverEngineeringConsultingCo．，Ltd．，Zhengzhou45000，China)
Abstract： Taking the construction control of left side bridge of approach span of bridge crossing the changiiang river in Wuhan as example．
Bas ed On the actua】construction condition．the solid model of T construct will be build by the finite elem ent program ANSYS to calculate the
flexure and stress ofbox—continuous girder bridge under solar radiation．The time interval curve oftip flexure ofT construct box·continuous girder
bridge which iS temperature—dependent will carry out．The result of contrastive analysis between meas ured stress and finite elem ent calculated va1．
He ofthe root section ofT constru ct will verify the validity ofth e vegical tem perature gradient curve．
Keyw ords： concreteboxgirder；temperature effect：finite elem entm ethod
0 引言
从 20世纪 60年代以来，国内外的桥梁工程研究人员一直
致力于评估温度作用对桥梁的影响[1-]]。混凝土箱梁在温度场的
作用下，会使混凝土产生温度应力。因混凝土箱梁的内部非线
性伸缩和赘余约束而产生的温度应力又分别称为温度内约束
应力和温度外约束应力。混凝土箱梁的内约束应力只与温度场
的分布形式、截面尺寸和混凝土的弹性模量有关，而混凝土箱
梁的外约束应力还与上部结构的构造形式有关。
以武汉天兴洲公铁两用长江大桥引桥 IⅡ标左幅桥的箱梁
T构为例，主要采用有限元软件 ANSYS计算的方法，在有限元
模型上的施加文献[4]中计算的温度梯度曲线，以研究温度作用
下混凝土箱梁的应力的分布。计算结果应力以受拉为正，而变
形以向上为正。
1 温度应力计算的基本原理
桥梁结构的温度场属于三维的热传导问题，结构内的任一
点的温度都是结构三维坐标及时间的函数。考虑到桥梁是一个
纵向长度远大于竖向长度和横向长度的狭长结构物，又忽略某
些局部区域的三维传导性质 (如梁端、箱梁角隅区域等 )，可以
认为桥梁在沿长度方向的温度变化是一致的，从而三维热传导
问题可以简化为桥梁横向或竖向(沿梁截面高度 )的一维热传
收稿日期：2010-03-21
导状态分析。这样温度场的确定可以简化为沿桥梁横向或者沿
桥梁竖向的温度梯度形式的确定。
公路上的桥梁由于设置了较长的悬壁板，腹板因为悬壁的
遮荫，两侧的温差变化不大，因此对梁式结构只考虑沿截面高
度方向的温差。各国的桥梁规范对梁式结构沿截面高度方向的
温度梯度的规定有各种不同的模式，这些温度模式可以归纳为
线性变化和非线性变化两类。对于线性变化的温度梯度模式，
梁式结构将发生挠曲变形，而且梁在变形后仍然服从平截面假
定。因此在静定梁式结构中，线性变化的温度梯度只引起结构
的位移而不产生温度次内力，而在超静定的梁式结构中，它不
但引起结构的位移，而且因多余的约束的存在，还会产生结构
内的次内力嘲。
对于非线性变化的温度梯度模式，即使是静定梁式结构，梁
在挠曲变形的时候，由于要服从平截面假定，截面上的纵向纤维
因温差的伸缩将受到约束，从而产生在截面上自相平衡的纵向
内约束应力。同时，超静定梁式结构还需要考虑多余约束阻止
结构变形产生的温度次内力引起的温度外约束应力，总的温
度应力为温度外约束应力与温度内约束应力之和见式(1)：嘲
；。 +盯s0 (1)
式中：or。_ 一梁式结构总的温度应力；
一梁式结构的温度内约束应力；
O'st——梁式结构的温度外约束应力。