混凝土箱梁温度应力三维分析
大体积混凝土结构三维温度场、应力场有限元分析
Ｈｉ ｇ ｈ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｌ ｅ ａ ｄ ｓ ｔ ｏ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ａ ｐ ｐ ｅ ａ ｉ ｒ ｎ ｇ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｅ ｘ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｔ ｓ ． Ｋｅ ｙ Ｗｏ ｒ ｓ： ｄ ｍａ ｓ ｓ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ； ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｈ ｅ ａ ｔ ； ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ； ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｆ ｅｔ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ． Ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｉ ｓ ｈ ｉ ｇ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｗ ｉ ｎ ｅ ｘ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｂ ｅ ｇ ｉ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｈ ｅ ａ ｔ ｇ ｒ ａ ｄ ｕ ａ ｌ ｌ ｙ ｓ ｐ ｒ ｅ ａ ｄ ｓ ｔ ｏ
混凝土结构温度应力分析
混凝土结构温度应力分析一、背景介绍混凝土结构是建筑工程中常见的结构类型，其具有高强度、耐久性好等特点。
然而，在使用过程中，混凝土结构受到温度变化的影响，会产生应力，从而影响其性能和安全性。
因此，混凝土结构温度应力分析是建筑工程中必不可少的一项工作。
二、混凝土结构温度应力的形成原因混凝土结构温度应力主要是由于混凝土受到温度变化的影响，导致结构发生体积变化而产生的应力。
温度变化主要有以下几种情况：1.环境温度变化环境温度变化是指空气温度的变化，这种变化会对混凝土结构产生直接的影响。
当环境温度升高时，混凝土结构会膨胀，产生压应力；当环境温度降低时，混凝土结构会收缩，产生拉应力。
2.日夜温差变化日夜温差变化是指白天和晚上温度的变化，这种变化对混凝土结构的影响较大。
在白天高温时，混凝土结构表面会因为受热而膨胀，而混凝土结构内部由于温度变化慢，膨胀较小，因此产生了表面和内部的温差，从而产生了应力。
3.季节温度变化季节温度变化是指春夏秋冬四季的温度变化，这种变化对混凝土结构的影响最为显著。
由于季节的变化，混凝土结构被不同的温度影响，从而导致结构产生应力。
三、混凝土结构温度应力分析方法混凝土结构温度应力分析方法主要有以下几种：1.传统方法传统方法是指根据混凝土结构的热学参数（如热膨胀系数、热导率等）和温度变化数据，通过计算得出混凝土结构的温度应力。
这种方法简单快捷，但是精度较低，难以考虑到混凝土结构内部的复杂应力分布情况。
2.有限元方法有限元方法是指将混凝土结构分割成若干小单元，通过计算每个小单元的温度应力，最终得出整个混凝土结构的温度应力分布情况。
这种方法精度高，能够考虑到混凝土结构内部的复杂应力分布情况，但是计算量大，需要专业的有限元软件支持。
3.试验方法试验方法是指通过对混凝土结构进行温度应力试验，得出其温度应力分布情况。
这种方法能够直接得到混凝土结构的实际温度应力情况，但是试验成本高，且受试验条件的限制较大。
混凝土箱梁日照温度场温度应力ansys分析结果
SimWe仿真论坛»C06：ANSYS--实例赏评»混凝土箱梁日照温度场、温度应力ANSYS分析结果混凝土箱梁日照温度场、温度应力ANSYS分析结果混凝土箱梁在日照和气温变化等气象因素作用下，会在截面内产生非线性温度分布，引起较大的纵向、横向温度应力，在超静定结构中还会引起温度次应力。
应力大小往往会超过列车或汽车荷载效应，特别是横向温度应力对混凝土箱梁纵向裂纹的出现有很大的贡献。
下面首先发几张混凝土箱梁日照温度场ANSYS分析结果的图片，希望对这方面感兴趣的网友在此讨论。
Ⅰ：夏季日照温度场。
由于，桥轴线走向和纬度的关系，腹板在夏季腹板几乎不受日照，因此截面温度梯度主要在竖向。
peregrine2007-7-14 15:07夏季，t=10:00的温度场peregrine2007-7-14 15:09夏季，t=14:00的温度场[[i] 本帖最后由 peregrine 于 2007-7-14 15:15 编辑 [/i]]peregrine2007-7-14 15:15回复 #3 peregrine 的帖子夏季，t=03:00，夜间负温差peregrine2007-7-14 15:19Ⅱ：冬季温度场。
本箱梁冬季腹板也会受到一定的日照。
冬季，t=16:00bridge-7-18 21:481、底板温度基本是处于均匀温度状态原来做过实桥试验，上下底板也是相差很大的，是不是所处环境不同了2、“夏季，t=03:00，夜间负温差”跟实测也是差的很远，基本上是处于均匀温度状态。
3、希望提供你的计算思路，偶们好学习一下。
peregrine2007-7-19 20:15回复 #6 bridge5209 的帖子回楼上我这是根据多年气象资料计算的最不利状况下的温度分布，与楼上在某一座桥的实测数据有出入，是正常的。
1、底板温差主要受气温变化和地面或水面对太阳辐射的反射率影响，地面太阳辐射发射率随环境变化很大，难以准确确定，计算时一般偏于不利考虑，取较小值，因此计算的底板上下温差比较小，在本算例中为℃（14:00)2、夜间负温差看起来很大，但要注意的是，最高温度出现在箱梁梗胁加厚处的内部，而最低温度出现在悬臂端部板厚最薄处，特别是在悬臂端部，在很小的范围内温度降低很多，因为这个部位不仅尺寸小，而且夜间呈三面放热的状态，温度下降自然比结构主体要大得多。
混凝土箱梁蒸养温度场及温度应力有限元分析
２１ ０ ０年 ２月 源自【 国港 湾 建 设 ｌ 】
Ｃｈ ｎ ｒ ｏ ｒＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｉ ａＨａ ｂ ｕ ｇｎ ｅ ｉ ｇ
Ｆｅ ， ０１ ｂ．２ ０
Ｔｏａ １ ｔｌ ６５． ．１ Ｎｏ
第 １ 期 总第 １ ５ ６ 期
混凝土箱 梁蒸 养温 度场及温 度应力有 限元分析
秦 观 ，魏 颂 。 一 ，王 志 国
工 阶段 内混 凝 土 的人 模 温 度 相 同 。 （） 忽 略 箱 梁 内部 钢 筋 的影 响 。 ４
蒸 汽 养 护 为 一 种 常 用 的混 凝 土 构 件 冬 季 施 工 的 快 速 养
护方法 ，在铁路客运专线施工 中得 到广泛应用 。 本文应 用有限元 分析软 件 ＭＩ Ａ ＼Ｉ Ｉ 立 哈尔滨 至 Ｄ ＳＣＶ Ｌ建 大连 客运 专线无砟 轨道 ３ ２ｍ混凝土 简支箱梁 的实 体模 型 ，
ａｄｍａｅ ｏ ｐ ｒｔｅａａ ｓ ｉ ｅｍ ａｕｅ ａ ｅ ，ｓｍ ｄ ｐｔｅ ｅ ｅａｌ ｓ ｖｒｉ ｅ ｆ ｏ ｒｅ ｍ ｅａ ｒ ｆ ｌ ｎ ｄ ｍ ａａｖ ｎｌ ｉｗｔ ｔ ｅｓｒｄｖｌ ｓ ｕ ｍｅ ｎｒ ｗ ｅ ｍ ｘ ｄ ｒｅ ｐｒｔ ｅ ｅ ｃ ｉ ｙ ｓ ｈｈ ｕ ｕ ｈｇ ｌ ａ ｏ ｔ ｏｂ ｇ ｉ ｔ ｕ ｄ ｉ
中 图分 类 号 ： Ｕ ２ ． ４ Ｔ ５ ８０ ６ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ： ０ ３ ３ ８ （ ０ ０ ０ — ０ １０ １０ — ６ ８ ２ １ ）１ ０ １－ ３
各国规范关于混凝土箱梁桥温度应力计算的分析与比较_王林
文章编号:0451-0712(2004)06-0076-03 中图分类号:U448.213.15 文献标识码:B各国规范关于混凝土箱梁桥温度应力计算的分析与比较王 林,项贻强,汪劲丰,王建江(浙江大学交通工程研究所 杭州市 310027)摘 要:参照国内外5种规范对温度梯度的规定,采用相同的升(降)温温差,对一大跨径连续刚构箱形梁桥的温度效应进行计算分析和比较,结果显示温度荷载在主梁下缘引起拉应力,它与混凝土张拉预应力筋引起的二次应力相组合,将产生较大的拉应力,从而降低主梁截面的抗裂性能,在设计计算时应予以高度重视。
关键词:混凝土箱梁;温度梯度;温度应力;分析 混凝土箱梁在日照作用下,向阳面的温度变化较大,背阳面的温度变化很小,由于混凝土材料的热传导性能差,结构内部大部分区域仍处于原来的温度状态,从而在箱梁中形成了较大的温度梯度。
温差作用产生的变形,受到箱梁截面的纵横向纤维约束或超静定结构体系多余约束的制约时,就会产生很大的温差应力。
理论分析及实验研究表明:在大跨预应力混凝土箱梁桥特别是超静定结构体系中,温差应力可以达到甚至超过活载产生的应力,已被认为是预应力混凝土桥梁结构产生裂缝的主要原因之一[1]。
随着桥梁跨径的不断增加,温度效应对桥梁结构的危害也越来越大,我国现行的公路桥梁规范(JT J 023-85),受研究水平的限制,只给出了T 形截面梁的日照温差分布图,已经不能满足箱形梁温度应力计算的要求[2,3]。
本文以一座典型的三跨连续刚构桥为背景,通过对国内外几种规范所规定的温度梯度模式的计算和分析比较,给出了有关建议和结论。
1 各国规范对温度梯度的规定图1、表1分别列出了国内外几种规范对温度梯度的规定。
为叙述方便,将7种温度模式分为表1所示的7种工况来描述。
收稿日期:2004-04-05 公路 2004年6月 第6期 HIG HW A Y Jun .2004 N o .6 图1 各国规范对温度梯度的规定表1 各国规范对特征值T 的规定工况国名规范简称特征T 取值备注1中国公路桥规JT J 023-855℃23中国铁路桥规TB10002.3-9920℃10℃降温45英国BS540013.5℃8.4℃降温6美国AASHTOT 1=20℃T 2= 6.7℃取第二气候区值7新西兰32℃2 计算模型及结果分析2.1 工程背景根据上述几种规范的规定,选取一典型的三跨预应力混凝土连续刚构箱梁桥作为计算研究对象,其跨径组合为138.7m +268m +138.7m=545.4m ,双向六车道,全桥分为两半幅桥,每半幅宽16.4m ,主梁截面形式为单箱单室,箱梁顶板宽16.4m,底板宽7.5m,箱梁梁底按1.6次抛物线变化,根部梁高15m ,跨中合拢段梁高4.5m ,顶板厚0.28m;底板厚度0.32～ 1.7m,变化规律同梁底;腹板厚度按0.7～0.6～0.5～0.45m 变化。
温度对混凝土箱梁应力和变形影响的测试与分析
随 着 大跨 径 预应 力 混 凝 土桥 梁 的发 展 ， 度 温 应 力 及其对 预应 力混 凝 土桥梁 的 危害 得到 越来 越
广泛 的重视 ． 究表 明 ， 梁结 构 由 日照 、 研 桥 降温 、 年
温度 对 结构 的影 响 ， 常在 阴天 或在 被 测 试结 构 通
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ ５ １３ ． ０ｃ ．２ ０ ｔ ０８
温 度对 混凝 土 箱 梁 应 力 和变形 影 响 的测 试 与 分析 ＊
王 全 录ｈ 刘保 东 ห้องสมุดไป่ตู้ 张 玉梅 Ｄ
（ 京 交 通 大 学 土 木 建 筑 工程 学 院” 北 京 北 １０４） ０ ０４ ００ １） １ ０ ０ （ 内蒙 古 交 通设 计 研 究 院 有 限 责 任 公 司 呼 和浩 特 ’
第 ３ ２卷 第 ５ 期 ２０ ０ ８年 ｌ 月 ０
武汉理－大 ｒ 学学报鸯 霾 ） （望 差
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｕ ａ ｉｅ ｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｆＷ ｈ ｎＵｎｖ ｒ ｉ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ｙ
（ ａ ｓ ｏｔｔ ｎＳｉｎｅ＆ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ Ｔｒｎ ｐ ｒａｉ ｃｅｃ ｏ ｎ ｉｅｒ ） ｎ
１ １ 基本结 构 的温度 自应 力 ． 基 本结 构 设 为静 定 结 构 ， 温度 梯 度 沿 主梁 且
高 按 任 意 曲线 （ 分 布 ， 单位 梁 长 ｄ 一１的梁 ） 取 ｓ
式 ， 以模拟 箱梁 温度 场 的实际 分 布情况 ． 难 为了掌
握 其 实 际分 布情 况 ， 析 温 度 变化 对 箱 梁 的挠 度 分
第 ５期
王 全 录 ， ： 度 对 混 凝 土 箱 梁 应 力 和 变形 影 响 的 测 试 与 分 析 等 温
移动模架施工的混凝土箱梁桥温度应力分析
由图 ２可 知 ， 凝 土箱 梁 内部 的 温度 有 限元模 混
立 温度 梯度 时 ， 取 １ ：０作 为 最不 利 温 度 梯 度 出 选 ５０
拟值和实测值变化规律 吻合较好 ， 两者 的绝对差值
不超 过 ２℃ 。 由于混凝 土 导热性 能 差 ， 板 上 、 缘 顶 下
现的时刻 。由以上分析可知， 模拟值 与实测 的温度 值 吻合 较好 ， 了建 立全 截 面温度 场 和温度 梯度 ， 为 研 究采用 已得到实测数据验证的有限元模拟值来建立 温度场 和 温度梯 度 。
５ ４
桥 梁 检 测 与 加 固
２ｌ 年第 ２ Ｏ１ 期
移 动 模 架 施 工 的 混 凝 土 箱 梁 桥 温 度 应 力分 析
曹 明明 王庆 曾 王卓 彦 ， ，
（． １ 中铁 大桥 局集团武汉桥梁科学研究 院有 限公 司 ， 湖北 武汉 ４ ０ ３ ； ． ３０ ４ ２ 路桥华 东工程有 限公 司， 上海 ２ １ ０ ） ０ ２ ３ 摘 要 ：为分析全截面温度梯 度 ， 用经实测 数据验 证 采 的有限元程序计算 的理论 数据 ， 曲线 拟合的方法建立 的混 用
收 稿 日期 ：２ １ 一 Ｏ 一 Ｏ ０１ ４ １ 作者简介 ：曹明明（ ９ ２ ， ， １ ８ 一） 男 助理工 程师 ，０ ６ 毕业 中国矿业 大学土木工程专业 ， ２０ 年 工学学士 ，０ ９年毕业于浙江大学桥梁 与隧道工程 专 ２０ 业 ， 学硕士 。 工
总第 ７ 期
移动模架施工 的混凝 土箱 梁桥 温度应力分析
布为 非线 性 。 目前我 国现 行 的公路 桥梁 规 范 只给 出
２ ２ 温 度场 数值 模 拟 ．
由于试 验 现 场 条 件 的 限制 ， 法 获 取 混 凝 土 热 无
预应力混凝土箱梁温度应力分析
止计 算。本文 中分 析 中， 通过在 ｉ ｎ ｐ文 件 中改 变关 键字 Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ 中的参数将其设 置为 ３ Ｏ …， 这样 的设 置对一 些难于
应分析 ［ Ｄ ］ ． 长沙 ： 中南大学 ， ２ ０ ０ ８ ．
汪大绥 ， 周建龙 ．我 国高层建筑 钢 一混凝 土混合结 构发展 与 展望［ Ｊ ］ ． 建筑结构学报 ， ２ ０ １ ０ ， （ ６ ） ．
低
温
建 筑
技
术
２ ０ １ ３ 年第 ３ 期（ 总第 １ ７ ７期）
预 应 力混 凝 土箱 梁 温 度应 力 分 析
王 丕祥 ， 霍
（ 东北林业大学 。 哈尔滨
健
１ ５ ０ ０ ４ ０）
【 摘
要 】 指 出了温度应力 的种类及温度对于悬臂施 工应力 的影 响 ， 通 过对浇筑 完成粱段 根部传感器 实测
平， 顶板 横 向设 置 ２ ％ 的横坡 。设 计 汽 车荷 载 为 公路 一 Ｉ
级 。在主墩墩顶 与箱梁 临时 固结 采用挂 篮悬 臂施工 ， 边 跨
降、 伸 长或 缩短 ， 当上 述位移 受到约束 时 ， 结构 将产生 温度
合龙段在落地 支架 上浇 筑 ， 中跨合龙 段在 吊架上 现 浇。全
在桥 梁施 工过程中进行应力监控 是必要 的。
自应力 。连续梁在悬臂施工 阶段处于“ Ｔ ” 构 的静定 状态 ， 因
１｛
此梁体内只产生 自应 力 。对 于超静 定结构 ， 截 面除 了产 生 自应力外 ， 还将产生次 内力 。
２ 工 程 应 用
本文中桥梁桥 位 区属 于南 亚热带 季 风气候 ， 年平 均气
析计算 提供第一手数据。对监测所 得应力数 据必须进 行修
寒潮所致混凝土箱梁桥温度应力分析
２ 箱 梁截面 特征长 度 的引入 混凝 土箱梁 桥在 寒潮作 用下会 产生一个较快
的 降 温 过 程 ， 一 类 传 热 学 问 题 可 以 与 这 个 过 程 有 相 对 应 ： 有 一 任 意 形 状 的 固 体 ， 体 积 为 ， 设 其 表 面 积 为 Ａ ， 具 有 均 匀 的 初 始 温 度 ， 初 始 时 并 在
以代表寒 潮强度 的最 强 或最 弱 的极 端情 况 ， 据 依
有关 文 献 的 实 测 与 分 析 结 果 ｌ ｊ本 文 认 为 介 于 这 ＿ ， ｌ 两 者 之 间 的 各 种 气 温 下 降 及 回 升 过 程 基 本 能 够 涵 盖 我国疆域 内各 种强度寒 潮 的温时关 系。
总第 ２ ０ ４ 期 ２１ 第 ３ ０ ０年 期
交
通
科
技
Ｓ ｉ ｌ ＮＯ ４ ｅｒａ ．２ ０
Ｔｒ ｎ ｐ ｒａ ｉ ｎ Ｓ ｉｎ ｅ ８ ｃ ｎ ｌ ｇ ａ ｓ ｏ ｔ ｔ ｃｅ ｃ Ｌ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ
Hale Waihona Puke Ｎｏ． Ｈｎ ． Ｏ１ ３Ｊ ｅ ２ ０
寒 潮 所 致 混 凝 土 箱 梁 桥 温 度 应 力 分 析
气温 降 至 ５℃ 以下 的冷 空 气入 侵都 可 以称 为寒 潮 。为了全 面掌握 环境温 度陡 降对混凝 土箱梁桥 的影响 ， 以适 当放 大寒潮 强度 的变化 幅度 ， 可 所谓 放大寒潮强 度的变化 幅度也 就是 扩大气 温的下 降 幅度 △ 和气温 的下 降 历 时 △ 的 范 围。文 献 ［ ］ ￡ １ 用 折线近似地 表示 寒 潮期 间气 温 的变 化过 程 ， 并 认 为 Ａ 一般 可 取为 ２ ～ ７ ０ ４ ２ｈ内温 度下 降 值 ， 而
日照下混凝土箱梁温度场和温度应力研究
日照下混凝土箱梁温度场和温度应力研究1. 本文概述本文主要研究了日照作用下混凝土箱梁的温度场分布和温度应力。
随着土木工程技术的发展，钢筋混凝土箱梁结构被广泛应用于建筑领域。
在实践中发现，日照会对钢筋混凝土箱梁产生明显的温度效应，影响结构的受力性能和安全性。
研究混凝土箱梁的日照温度效应具有重要意义。
本文首先通过实验和数值模拟方法，对不同条件下的箱梁日照温度效应进行了研究。
研究结果表明，日照时间、强度、角度等因素都会影响箱梁的温度分布。
箱梁表面的温度变化幅度较大，而内部温度变化幅度较小。
太阳辐射强度对箱梁的温度分布和应力分布也有较大影响，高辐射强度会导致箱梁表面温度升高，从而引发更大的应力。
箱梁的传热性能与其结构尺寸、材料参数等因素有关，这些因素会影响日照温度效应的表现。
为了更好地理解和预测日照温度效应，本文还分析了钢筋混凝土箱梁日照温度应力的形成机理和计算方法。
同时，以现行的桥梁规范为依据，计算了试验模型的温度应力，并提出了钢筋混凝土箱梁日照温度裂缝控制的建议。
这些研究成果对于工程设计人员和规范编制具有重要的参考价值。
本文的研究旨在提高对混凝土箱梁日照温度效应的认识，为实际工程中箱梁的结构设计和安全评估提供科学依据，从而提高结构的安全性和耐久性。
2. 混凝土箱梁温度场的影响因素分析混凝土的热物理性质，如比热容、导热系数和热膨胀系数，对其温度响应至关重要。
比热容影响材料吸收和释放热量的能力，导热系数决定热量在材料内部的传导速度，而热膨胀系数则关系到材料在温度变化时的体积变化。
日照条件下，环境温度、相对湿度、风速和太阳辐射强度是主要的环境影响因素。
太阳辐射直接加热箱梁表面，而环境温度和风速影响热量的对流和辐射损失。
相对湿度则通过影响水分的蒸发和混凝土的干燥速率来间接影响温度场。
混凝土箱梁的几何尺寸、形状和方向对其温度分布有显著影响。
较大的表面积和较薄的截面会导致更快的温度变化。
箱梁的朝向也会影响其接收到的太阳辐射量，从而影响温度分布。
箱梁的温度应力分析
箱梁的温度应力分析摘要：温度应力是箱梁裂缝的主要成因之一，在瞬态热分析的基础上，结合实测的箱梁各接触表面（顶板、底板和腹板、箱内）全天各时刻的温度作为分析的边界条件，采用ANSYS进行热传导分析推导出箱梁竖向温度梯度曲线，并将其引入ANSYS中建立实体模型计算对象桥梁的温度反应，最后与规范规定的温度梯度作了对比。
关键词：温度应力；瞬态热分析；温度梯度；热力学分析0 概述对于箱梁桥来说，温度应力是其产生裂缝的主要原因之一，桥梁所承受的的温度荷载通常分为以下三种：日照温度荷载、骤然降温温度荷载和年温度变化温度荷载。
日照温度荷载的变化主要是受太阳辐射作用的影响，然后是大气温度变化影响和风速的影响；骤然降温温度荷载变化主要是气候环境的突然降温和昼夜交替所形成内高外低的温度分布；年温度变化温度荷载则是指由于四季交替所产生的温度变化[1]。
基于温度应力计算在箱梁桥受力分析中的重要性和上面所述的复杂性，目前的桥梁规范在计算箱梁的温度应力时多是采用经验的温度梯度曲线来计算模拟箱梁的最不利温度反应，这种方法虽然操作简单，但是其精准度和适用范围带有一定的局限性，而有限单元法在温度场分析中的运用和发展使准确分析箱梁的温度反应成为现实，本文即采用大型通用有限元软件ANSYS对箱梁进行瞬态分析，并在此基础上分析箱梁的温度应力和规范进行比较，以期找到准确计算模拟箱梁温度反应的方法。
1 箱梁二维温度场的瞬态热分析处于大气环境里面的桥梁，受到太阳辐射热的影响，并时刻与周围的各种介质发生对流，同时在其本身内部产生热传导的过程，所以其结构内的温度分布是时刻发生变化的，是一个瞬态量。
因此为了计算模拟桥梁的温度反应，必须预先知道待分析桥梁在某一固定时刻的温度分布情况。
待分析桥梁在某一固定时刻的温度分布包括桥梁的纵向不同截面的温度差异和截面内的二维温度分布情况。
通过上述的分析看出，对于大跨径箱梁来说，其温度场分布应包括桥梁的纵向温度分布和横截面内的二维温度分布，由于太阳和地球之间的距离同桥梁长度比起来非常遥远，在桥梁纵向长度范围内可以看成是太阳光平行直射，因此可以在纵向范围内近似将不同横截面的温度分布取为一样，仅分析在横截面内的二维温度分布。
混凝土桥梁温度应力分析及其应用
混凝土桥梁温度应力分析及其应用一、引言混凝土桥梁是现代交通建设中不可或缺的重要组成部分，而混凝土桥梁的温度应力分析则是保障桥梁安全运行的重要前提。
本文将从混凝土桥梁温度应力分析的基本原理、分析方法、实际应用以及存在的问题等方面进行详细阐述，以期能够为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
二、混凝土桥梁温度应力分析的基本原理混凝土桥梁在使用过程中，由于受到外界环境因素的影响，如气温的变化、日夜温差的变化、阳光直射等，会导致桥梁温度的变化。
而混凝土材料的热膨胀系数较大，因此桥梁在受到温度变化时也会发生相应的热膨胀或收缩。
这种热膨胀或收缩所引起的内部应力称为温度应力。
混凝土桥梁温度应力分析的基本原理是根据热学基础原理和结构力学原理，对混凝土桥梁受温度变化时的变形和应力进行分析。
具体来说，可以通过建立混凝土桥梁的有限元模型，结合温度场分析和热膨胀系数等参数，计算出桥梁在受到温度变化时的变形程度和应力大小，并进一步判断桥梁的抗震性能和安全性能是否符合设计要求。
三、混凝土桥梁温度应力分析的分析方法1.建立有限元模型混凝土桥梁温度应力分析的第一步是建立混凝土桥梁的有限元模型。
在建模过程中，需要考虑桥梁的结构形式、材料性质、荷载情况等因素，以确保模型的准确性和可靠性。
2.建立温度场模型建立有限元模型后，需要对桥梁所处的环境进行温度场分析。
温度场分析是指对桥梁所处的环境温度进行模拟和分析，以确定桥梁在受到温度变化时所受到的热载荷。
3.计算桥梁的温度应力在有限元模型和温度场模型建立并完成之后，可以通过有限元分析方法，计算桥梁在受到温度变化时所受到的温度应力。
具体来说，需要将桥梁的温度场模型和有限元模型进行耦合，计算出桥梁在温度变化下的变形程度和应力大小。
4.判断桥梁的安全性能最后，根据计算结果，可以判断桥梁的抗震性能和安全性能是否符合设计要求。
如果存在问题，则需要进一步优化设计方案，以确保桥梁的安全性能。
四、混凝土桥梁温度应力分析的实际应用混凝土桥梁温度应力分析在实际应用中具有广泛的应用价值。
混凝土结构的温度应力分析方法
混凝土结构的温度应力分析方法一、概述混凝土结构在使用过程中会受到温度的影响，温度变化会引起混凝土内部的应力变化，进而影响结构的稳定性和安全性。
因此，在混凝土结构的设计和施工中，需要考虑温度应力的影响。
本文将介绍混凝土结构的温度应力分析方法。
二、温度应力产生原因温度变化会引起混凝土内部的温度变化，从而引起混凝土内部的体积变化。
当混凝土受到约束时，体积变化会引起内部应力的变化，从而产生温度应力。
温度应力的大小与混凝土的线膨胀系数、温度变化量、混凝土的约束程度等因素有关。
三、温度应力分析方法1. 温度应力计算公式根据基本力学原理，可以得到混凝土结构的温度应力计算公式：σ = αΔT E其中，σ为温度应力，α为混凝土的线膨胀系数，ΔT为温度变化量，E为混凝土的弹性模量。
2. 温度应力分析步骤（1）确定温度变化量在进行温度应力分析前，首先需要确定温度变化量。
通常情况下，可以根据气象资料和历史数据来确定设计温度范围。
（2）确定混凝土的线膨胀系数混凝土的线膨胀系数是影响温度应力大小的关键因素之一。
一般情况下，可以根据混凝土的配比和试验数据来确定混凝土的线膨胀系数。
（3）确定混凝土的约束程度混凝土的约束程度也是影响温度应力大小的关键因素之一。
混凝土的约束程度越大，温度应力就越大。
一般情况下，可以根据混凝土的结构形式和施工方式来确定混凝土的约束程度。
（4）计算温度应力根据上述公式和确定的参数，可以计算出混凝土结构在温度变化下的应力分布情况。
四、温度应力分析案例以下是一个混凝土结构的温度应力分析案例：假设某混凝土结构的线膨胀系数为1.2×10^-5/℃，设计温度范围为-10℃~30℃，混凝土的约束程度为中等程度。
根据上述参数，可以计算出该混凝土结构在温度变化下的应力分布情况。
（1）确定温度变化量根据设计温度范围，温度变化量为40℃。
（2）确定混凝土的线膨胀系数已知混凝土的线膨胀系数为1.2×10^-5/℃。
混凝土构件的温度应力分析研究
混凝土构件的温度应力分析研究一、前言随着现代建筑技术的发展，混凝土构件在建筑领域中应用越来越广泛。
然而，由于气候和环境条件的变化，混凝土构件的温度应力问题成为了工程师们需要重视的问题。
本文将对混凝土构件的温度应力进行分析研究。
二、混凝土构件的温度应力原理在混凝土构件中，当温度发生变化时，由于混凝土的膨胀系数与钢筋的膨胀系数不同，混凝土与钢筋之间会产生温度差异引起的应力。
这些应力称为温度应力。
在温度变化过程中，温度应力的大小取决于混凝土的材料特性、构件尺寸和温度变化幅度等因素。
三、混凝土构件的温度应力分析方法1.计算方法混凝土构件的温度应力可以使用以下公式进行计算：σ = αEΔT其中，α为混凝土的线膨胀系数，E为混凝土的弹性模量，ΔT为温度变化量，σ为混凝土构件的温度应力。
2.数值模拟方法数值模拟方法是一种计算混凝土构件温度应力的有效方法。
通过使用有限元分析软件，可以模拟混凝土构件在不同温度下的变形和应力情况。
数值模拟方法可以更准确地预测混凝土构件在不同温度下的应力变化情况。
四、影响混凝土构件温度应力的因素1.温度变化幅度混凝土构件的温度应力与温度变化幅度成正比。
温度变化幅度越大，混凝土构件的温度应力就越大。
2.混凝土的线膨胀系数混凝土的线膨胀系数是影响温度应力的重要因素。
不同类型的混凝土具有不同的膨胀系数，因此在进行混凝土构件设计时需要考虑混凝土的材料特性。
3.构件尺寸构件尺寸也是影响混凝土构件温度应力的重要因素。
较大的构件尺寸会导致温度应力的增加。
五、混凝土构件的温度应力控制方法1.控制温度变化幅度控制混凝土构件温度变化幅度是减少温度应力的一种有效方法。
可以通过对混凝土构件进行保温、遮阳等措施来控制温度变化幅度。
2.合理设计构件尺寸合理设计混凝土构件尺寸也是减少温度应力的一种有效方法。
通过减少构件尺寸可以降低温度应力的大小。
3.使用预应力混凝土预应力混凝土可以减少混凝土构件的温度应力。
在预应力混凝土中，钢筋在混凝土灌注前就已经施加了预应力，可以减少温度变化对混凝土构件的影响。
厚壁混凝土箱梁施工过程中的温度应力分析研究
均匀介质． 其瞬态温度场的计算实质是三维非稳态 导热 方程 在特 定 边界 条 件 和 初 始 条件 的求 解 ． 热 导
方程 为
力， 有时甚至 比荷载产生的应力还要大， 给桥梁结构 带 来危 害． 随着高速铁路和高等级公路兴建 ， 出现了大量 的新的桥型和结构， 对桥梁结构 的设计 和施工提出 了更 高 的要求 ． 兴 的桥 梁 结 构 显 著 的特 点 是 截 面 新 尺寸 大 ， 底板 和腹 板较 厚． 了满 足 强度 、 度 、 定 为 刚 稳 性的需要． 在新型铁路以及公路桥梁 中， 使用大量的 高强混凝土． 高强混凝土相 比普通混凝土， 水泥等级 要求高 、 用量大 ， 水化热速度快 ， 放热量明显增多． 由
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ ３ １２ ．
２０ 年 ６ ０６ 月
Ｊ ｎ． ０ ６ ｕ ｅ ２０
文 章 编 号 ：０ １４ ７ （０ ６ ０ —０ ３０ １０ —３ ３ ２０ ） ３０ ３ —４
厚 壁 混凝 土箱 梁 施 工 过 程 中的 温 度 应 力分 析 研 究
李 杰 ， 王根会 ， 张克华
１ １ 热传 导 控制 方程 ．
混凝 土浇 筑完 成后 ， 混凝 土在 水 泥水 化作 用下 ， 可 以看成有 内部热 源 强 度 ， 有 瞬 态 温 度 场 的 连续 具
结构 的各部分处于不同温度状态 ， 当由此产生的温 度变形被结构 的内、 外约束阻碍时， 会产生相当大的
温度 应 力． 桥 梁 结 构 中 ， 种 温 度 荷 载 产 生 的应 在 这
关键 词： 梁； 箱 水化 热； 温度场 ； 限元 有
中 图 分 类 号 ： Ｕ３５ １ Ｔ ７ ． 文献标识码 ： Ａ
Ｏ 引 言
在 混凝 土 结构 中 ， 由于 施 工过 程 中水 化 热 的作 用， 在混凝 土 结构 内部 形 成较 大 的温 度梯 度 ， 土 混凝
混凝土箱梁桥日照温度应力分析研究
混凝土箱梁桥日照温度应力分析研究摘要：日照温差对混凝土桥梁的影响计算很复杂也很重要，置于外界环境中的桥梁受到日照的影响而产生的温度效应通常难以准确计算而被简化考虑，现实中许多桥梁事故都被证实与温度效应考虑不周有关。
本文研究了混凝土箱梁由太阳辐射引起的温度场和温度应力，为了防止混凝土裂缝的发生，设计中必须重视温度效应带来的影响。
关键词：混凝土箱梁，日照温差，温度应力，有限单元法1.概述自然环境中的混凝土结构长期受自然界气温的变化和日辐射等剧烈作用，加之混凝土结构物的热传导性能差，其周围环境气温以及日辐射作用将使结构表面温度迅速上升或降低，但结构的内部温度仍处于原来状态，这样就在混凝土结构中形成较大的温度梯度，使混凝土结构的各部分处于不同温度状态。
由此产生的温度变形当被结构的内外约束阻碍时就会在结构中产生相当大的温差应力。
从上世纪50年代起，国内外的学者认识到温度应力对混凝土结构影响的重要性。
开始人们认为温度应力由年温差引起，并且只发生在超静定结构中。
在随后的一些桥梁事故中，研究者认识到混凝土结构内部的温度分布是非线性的，认为温度应力是预应力箱梁发生裂缝的主要原因[2]。
另外，在温度场模式的选取方面各国规范的规定有所不同，甚至在国内公路桥规与铁路桥规所选取的温度场模式也截然不同，以至于在同等条件下按两本规范所规定的温度场所得到的计算结果会在某些控制截面上出现温度应力反号的情况。
这就使得在工程设计时出现了到底哪种温度场才是合理的，而确定合理的温度场是温度应力计算的前提，尤其是对于我国西北黄土沟壑地区，太阳辐射强烈、温度场的地区差异性显著，空心墩的温度场研究可循资料稀少。
因此，进行太阳辐射对箱形结构的温度效应研究具有十分重要的意义。
2. 混凝土箱梁温度场的热力学分析方法影响混凝土桥梁温度场的外界条件主要是如太阳辐射、夜间降温、寒流、风雨、雪等各种气象因素。
由于自然环境变化所产生的温度荷载，一般可以分为以下三种类型：一、日照温差荷载；二、骤然降温温度荷载；三、年温度荷载。
大跨混凝土箱梁横向温度应力分析
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
高Ｌ
ｒ
１７ ２５
由温度作用产生的应力可分为纵 向和横 （ 向两大类 ， 竖） 对桥 梁纵向温度应 力的计算 ， Ｇ ６ Ｊ Ｄ ０—２ｏ （ 路桥 涵设计 通用 Ｔ ｏ４ 公 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（ 向温度应力 时箱外 、 竖） 内温差取值建议。
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 １ ５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 ， 取 ２ １ 选 ０１ 年 ４月 １ ４日 １ ８时至 ２ １ 年 ４月 １ ０１ ５日６时为计算 时间段 ， 将
１ ０，ａ ｄ ｔ ｅ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ｉ ｅ ｅ ｃ ｆｂ ｘ ｉ ｌｏ ｄ ｓ ｕｓｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ． ｅ ｔａ ｓ ｅ ｓ ｈ ｒ ｌｓｒ ｓ ０． ｎ ｈ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｏ ｓａｓ ｉｃ ｓ ｄ ｉ ｓｐ ｐ ｒ Ｔｈ ｒ ｎ ｖ ｒｅ ｔ ｅ ｍａ ｔｅ ｓ ｆ ｈ ｏ ｏ ｒ ｔ ｏ ｉｄ ｒ ｓｂ ｇ ｅ ｆｃ ｎｃ ｅｅ ｂ ｘ ｇｒ ｅ ｉ ｉｇ ｒ，ｅ ｐ ｃａｌ ｔｌｗｅ ｏ ｆ ｅ ｓｌ ｔｅ ｓｃ ｕ ｅ ｙ ｔ ｍｐ ｒ ｔｒ ａ ｅ ｃ ｓ ｓ ｅ ｉ ｌ ａ ｏ ｒｒｏ ，ｔｎ ｉｅ ｓｒ ｓ ａ ｓ ｄ ｂ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｃ ｎ ｒ ａ ｈ ｙ
混凝土桥梁温度应力分析及其应用
混凝土桥梁温度应力分析及其应用一、引言随着经济的发展，交通建设的不断完善，桥梁作为连接各个地区的重要交通设施，得到了广泛的应用。
而混凝土桥梁作为一种比较常见的结构形式，其温度应力问题一直是工程技术人员关注的焦点。
因此，对混凝土桥梁的温度应力进行分析和应用，具有重要的理论和实际意义。
二、混凝土桥梁的温度应力问题1. 混凝土桥梁的温度变化混凝土桥梁在使用过程中，由于受到气温、日照时间、夜间降温等因素的影响，其温度会发生变化。
这种温度变化会导致混凝土桥梁的体积发生变化，从而产生温度应力问题。
2. 温度应力的产生机制混凝土桥梁的温度应力是由于温度变化引起的混凝土体积的变化而产生的。
在桥梁的使用过程中，当温度发生变化时，桥梁的混凝土体积也会发生变化，从而产生温度应力。
如果桥梁没有足够的抗裂能力，就会出现裂缝等问题。
3. 温度应力的影响因素混凝土桥梁的温度应力受到多种因素的影响，如桥梁的结构形式、材料的性质、温度变化的幅度和速度等。
其中，桥梁的结构形式对温度应力的影响比较大，不同形式的桥梁温度应力的产生机制也不同。
三、混凝土桥梁温度应力分析方法1. 数值模拟法数值模拟法是一种比较常用的分析混凝土桥梁温度应力的方法。
该方法通过建立桥梁温度应力的数学模型，利用计算机进行数值分析，得到桥梁温度应力的分布规律。
该方法具有计算精度高、分析结果可靠等优点。
2. 理论分析法理论分析法是一种较为简单的分析混凝土桥梁温度应力的方法。
该方法基于热力学原理和材料力学原理，通过建立桥梁的温度应力计算公式，计算桥梁在不同温度下的应力变化。
该方法具有计算简单、分析结果直观等优点。
四、混凝土桥梁温度应力的应用1. 优化桥梁设计混凝土桥梁温度应力分析可以为桥梁设计提供重要的参考依据。
通过分析温度应力的大小和分布规律，可以优化桥梁的结构形式和材料的选择，提高桥梁的抗裂能力和使用寿命。
2. 桥梁养护和维修混凝土桥梁温度应力分析可以为桥梁的养护和维修提供指导意见。
相变混凝土箱梁温度应力场耦合分析
Vol. 36 No. 1Jan. 2019第36卷第1期2019年1月建筑科学与工程学报Journal of Architecture and Civil Engineering文章编号：1673-2049(2019)01-0067-09相变混凝土箱梁温度-应力场耦合分析郭增伟，陈旦，周建庭，王宇(重庆交通大学土木工程学院，重庆400074)摘要：为控制混凝土箱梁日照温度梯度所产生的主拉应力，采用稻壳灰封装石蜡作为相变材料制备具有“结构+功能”一体化功效的相变混凝土，通过试验探究了稻壳灰-石蜡相变混凝土的热稳定性及其热工、力学参数，并以实际工程为背景讨论了相变混凝土铺设厚度和位置对单箱多室箱梁的梯 度温度效应影响。
结果表明：稻壳灰-石蜡相变混凝土具有良好的相变稳定性，多次相变循环后石 蜡不会出现大量渗漏现象，但相变混凝土强度会有所下降；将铺装层下一定厚度普通混凝土替换为相变混凝土后，箱梁顶板内温度有明显降低，且梯度温度拉应力有10%的下降；铺装层厚度相等条 件下，箱梁顶板最大温度应力随着相变混凝土厚度的增加先减小后增加，边腹板和中腹板内温度应力则随着相变材料厚度的增加呈现单调递减的趋势；随着沥青铺装层厚度的增加，相变混凝土层对 温度应力的改善效果逐渐下降；腹板和承托对应的顶板区域是影响箱梁梯度温度应力场的敏感部位，而悬臂板和内箱上部所对应的顶板区域内相变混凝土则基本不影响箱梁最大温度应力；箱梁内 室数量虽然不能改变边腹板内温度竖向分布规律，但箱梁最大温度应力会随箱梁内室的增多而增 大，在箱梁顶板活载强度能满足要求的前提下应尽量减少中腹板的数量，以减小温度自应力。
关键词：桥梁工程；相变混凝土；单箱多室箱梁；梯度温差；温度应力中图分类号:U441.3文献标志码：ACoupling Analysis of Temperature and Stress Field of PhaseChange Concrete Box GirderGUO Zeng-wei , CHEN Dan, ZHOU Jian-ting, WANG Yu(School of Civil Engineering, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074 , China)Abstract : In order to control the principal tensile stress of concrete box girder induced by temperature gradient of sunshine, phase change concrete with w structure and functionintegration effect by mixing rice husk ash encapsulated paraffin as phase change material. Thermal stability of the rice husk ash-paraffin phase change concrete as well as its thermal andmechanical parameters were tested by experiment , and the influence of thickness and layingposition of phase change concrete on principal tensile stress of concrete box girder induced by temperature gradient of sunshine were discussed based on practical project. The results show that the rice husk ash-paraffin phase change concrete has good phase change stability, and there is noserious leakage of paraffin after multiple phase change cycles, while the concrete strengthdecreases. The temperature on the top of box girder decreases obviously and the tensile stress of the gradient temperature decreases by 10 % when the ordinary concrete with a certain thickness收稿日期:2018-04-07基金项目：国家自然科学基金项目(51878106)；重庆市前沿与应用基础研究计划项目(cstc2015jcyjBX0022)；桥梁工程结构动力学国家重点实验室开放基金项目(201501)作者简介：郭增伟(1985-)，男，河南林州人，副教授，工学博士，E-mail ：zengweiguo@cqjtu. edu. cn 068建筑科学与工程学报2019年under the pavement is replaced by the phase change concrete・When the thickness of the pavement is equal,the maximum thermal stress on the top of box girder firstly decreases and then increases with the increase of the thickness of phase change concrete,while the thermal stresses in side web and middle web decrease monotonously with the increase of the thickness of phase change material.However,with the increase of the thickness of asphalt pavement,the improvement effect of phase change concrete layer on temperature stress decreases gradually.The roof area corresponding to the web and chamfer are sensitive parts which affect the gradient temperature stress field of box girder,while the roof area corresponding to the cantilever plate and upper part of the inner box does not affect the maximum temperature of the box girder basically.Although the number of chambers in the box girder can't change the vertical distribution of temperature in the side web,the maximum temperature stress of the box girder will increase with the increase of the chamber.The number of web slabs maybe as little as possible if the live-load bearing capacity of roof slab can meet the requirement,so the temperature self-stress can be reduced.Key words:bridge engineering；phase change concrete；multi cell concrete-box girder；temperature gradient；thermal stress()引言预应力混凝土箱梁在大跨径桥梁中应用广泛，但混凝土热传导性能很差，在太阳辐射或骤然降温时，箱梁结构表面温度迅速上升或下降，而内部大部分区域仍处于原来的温度状态，从而在箱梁内形成较大的温度梯度。
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混凝 土箱 梁的 温度应 力可 以达到 或超 过 活载 产 生 的应 力 ， 导致 混 凝 土 裂缝 和损 是
坏 的主要 原 因之 一 ， 传统 的 温度应 力计 算方 法存在 较 大的误 差 。文章根 据热 弹性理 论 ， 但 对
箱 形梁 的温度应 力进 行 ３维分析 ， 出实用计 算方 法。这 种方 法在 实际计 算 中， 需对传 统 提 只
《 苏 交通科 技》２ １ 江 ０２年 第 ４期
对 于实 际 １程 中变 截 面 的情 况 ， 虑 到 截 面沿 梁 轴 考 这样 ， 混凝 土桥 梁结 构 的 ３维温 度 应力 问题 将
简化 成求 解一个 平 面 应变 问题 ， 平 面 应 变 问题 的 此 解 即为 横 向 温 度 应 力 ， 纵 向 温 度 自应 力 则 按 式 而
此方 法忽 略 各 应 力 分 量 间 的耦 合 作 用 ， “ 即 泊 松效 应 ” 因 此 在 理 论 上 是 不 完 善 的 ¨ 』数 值 分 ， ，
析 的结果 也表 明此方 法 存 在 较 大 误差 …Ｊ ｕ ｔ 。Ｈ ｎ 和
Ｃ ｏｅ１以板 的热 弹性 理 论 为 基 础 ， 出混 凝 土 箱 ｏｋ 提
合 理有 效 的措 施控 制 温度裂 缝 、 高 结构耐 久性 ， 供科 学的依 据 。 提 提
关键 词 桥 梁工程 温度 应 力 热 弹性 理论 混凝 土 箱梁
混 凝 土桥梁 结构 在太 阳辐射 和气 温变化 等环 境
梁 ３维 温度应 力 的计 算方 法 ， 该法 复杂 繁琐 ， 便 但 不 于实 际应用 。文 献 ¨ 根 据 温 度 自应 力 的 自平 衡 性 质， 对考 虑各应 力 分量 耦 合 作 用 的 ３维 温 度应 力 计 算 方法 进行 简 化 。本 文 在 文 献 ¨ 的基 础 上 做进 一 步研究 ， 出一种 混 凝 土箱 梁 ３维 温度 应 力 的实用 提
因素 的影 响下 ， 其温 度分 布为非 线性 且随 时问 变化 ，
从 而产 生 温度应 力和 温度位 移 。温度 应力 的大小 可
与 活载产 生 的应 力相 当 ， 别是 在混 凝土箱 梁 中 ， 特 更
为 明显 ， 是预应 力混 凝 土 箱 梁 发 生裂 纹 的 主要 原 因
之一 ， 因此设计 中应予 以重视 ； 目前 的温度 应力计 但 算 方法有 一定 的局 限性 ， 完 善 的计 算 方 法 尚需进 更 步研究 … 。
一
计算方 法 ， 合计 算实 例 ， ３维 有限元 数值 分析 的 结 以
结果对 该计 算方 法 进 行 了验 证 ， 混 凝 土箱 梁 中的 对 温度 应力分 布规 律 进行 分 析 ， 就 现行 铁 路 桥 梁设 并
目前 国内外通 用 的混凝 土桥 梁结构 温度 应力计 算 方法 是假 定各 向温度 应力分 量互 相 独立 可 以 分别计 算 ， 再根据 横截 面平 面变形 假定 ， 以结 构力 学
算箱 梁温 度应力 。
形受 到 内部约束 而 引 起 的应 力 ， 为 自约束 温 度 应 称
力 或温 度 自应 力 ； ２ 超 静 定结 构 中温 度 变 形 受 到 （） 外 部约 束而 引起 的 应力 ， 为 温度 次 应力 。静定 结 称 构 中则 只有 温度 自应 力 ， 静 定 结 构 的温 度 应 力 由 超
计规 范 … 中有关 温度应 力 的计算方 法进 行讨 论 。
１ 计 为 ２部 分 ： １ 温 度 变 （）
方 法计算 单 向温度 应 力 ， 后 叠 加 组合 形 成 多 向温 然 度应力 分 布 。《 路 桥 涵钢 筋 混凝 土 和 预应 力 混 凝 铁 土结构 设计 规范 》 Ｔ ０２ ３ ０ ５ｌ， 称 《 路 （ Ｂ １０ ． ０ ＿ 简 Ｊ 铁 桥规 ２０）） 《 路 钢筋混 凝 土及预 应力 混凝 土桥 ０５ 和 公 ） 涵设计 规 范》 ＪＧＤ ２ ２ ０ ） ， 都按 此 方法 计 （Ｔ ６－ ０４ 也
线 的变化 一 般 比较 缓 慢 ， 以认 为按 等 截 面假 定 所 可
得 的结 果仍 是近似 适用 的 。
箱梁温度应 力的一般 计算模 型见 图 １ ａ 。总体 （）
（） 算。 ６计 温 度 自应 力是 自身平 衡 的 ， 以静 定 状 态下 杆 所 件 截面 上 不存 在 实 际 的 内力 ， 和弯 矩 Ⅳ 、ｎ 可
上 述 ２部分应 力叠 加而成 。
实 测 资料 表 明 ， 气温 变 化 和太 阳辐 射 等 环境 在
因素 的影 响下 ， 度场 沿箱 梁轴线 的变 化很 小 ， 以 温 可 近似简 化 为在箱 粱 横 截 面 内 的 ２维 分 布 。此 外 ， 在 温度应 力分 析 中 ， 一般 忽 略钢筋 的作用 ， 假定 箱梁 为 匀 质各 向 弹性 材 料组 成 ， 并假 定箱 梁 为等截 面直杆 。
《 江苏 交通科 技》２ １ ０２年 第 ４期
混 凝 土 箱 梁 温 度 应 力 三 维 分 析
彭友松 朱 晓 文
（ 江苏省交通科学研究院 长大桥梁健康检测与诊断技术
交通行 业重点实验 室 南京 ２１１） １１２
强 士 中 （ 西南交通大学土木工程学院 成都
摘 要
６０ ３ ） １０ １
的 温度 应 力计 算公 式进行 简单 的修 正 ， 即可求得 考 虑应 力分 量之 间耦 合 关 系的 混凝 土 箱 梁
３维温度应力， 简便 实用， 计算精度 明显提高。最后对现行铁路桥 梁设计规 范有 关温度应力 的计算 方法进行 讨 论 ， 出参 考意 见 。该 方 法可 为在铁 路 混凝 土 箱 梁的设 计 和 施 工 中采 取 提
看 成是 与假想 的杆 端分布 力 一 平衡 的虚拟 内力 。
直角坐标系为 Ｏ ｙ ， ｘｚ坐标原点 ０为截 面形 心 ， Ｙ分 别 、 为水平方 向和 竖直方 向的主形 心轴 ， 为箱 梁纵 轴 轴