箱梁温度应力研究
混凝土箱梁温度应力三维分析
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
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
箱梁0#块浇筑温度场及早期温度应力的研究的开题报告
箱梁0＃块浇筑温度场及早期温度应力的研究的开题报告题目：箱梁0＃块浇筑温度场及早期温度应力的研究一、研究背景：在道路交通、公路、高速公路等基建建设中，钢筋混凝土箱梁常常被作为桥梁的基本构件使用。
箱梁的制作往往涉及到大面积的混凝土浇筑。
在浇筑过程中，由于混凝土的自身特性及外界温度等因素的影响，往往会形成局部温度场，产生热量，在混凝土浇筑后还会留有温度应力，这些都会严重影响箱梁的质量和使用寿命。
因此，在箱梁浇筑过程中，如何掌握混凝土温度场及早期温度应力变化，合理规划浇筑方案和加固方法，对于箱梁的质量和寿命有着重要的作用。
二、研究目的和意义：本研究旨在通过对箱梁0＃块的温度场及早期温度应力的研究，掌握混凝土浇筑过程中的温度变化规律，及早发现温度应力的产生原因，为箱梁质量控制提供依据。
同时，通过对不同浇筑方案和加固措施的比较分析，探寻制定合理的箱梁浇筑方案和加固方法，提高箱梁的使用寿命，降低维护成本。
三、研究内容和方法：1.采用温度计和应变计等仪器对箱梁0＃块的温度变化和应力变化进行实时监测，并通过数值模拟和实验测定的方法获取箱梁浇筑后的温度场和温度应力变化，深入剖析箱梁浇筑过程中的温度场控制和温度应力产生机理。
2.通过对不同浇筑方案、加固方法和施工工艺等的比较分析，总结箱梁浇筑过程中的优秀经验和不足之处，制定出更加科学的浇筑方案和加固措施，提高箱梁的质量和使用寿命。
四、预期结果：通过综合分析实验结果和理论计算结果，可以探索出箱梁浇筑时的温度场变化及早期温度应力产生的规律，并制定更加合理的箱梁浇筑方案和加固措施，降低箱梁的温度应力水平，提高箱梁的使用寿命和质量，为相关工程提供高水平技术保障。
五、研究计划：一年时间内，分三个阶段进行：1.第一阶段（3个月）：开展箱梁浇筑工程的背景调查和相关文献综述，制定实际测量方案和数据处理方法。
2.第二阶段（6个月）：进行箱梁0＃块浇筑温度场监测及早期温度应力监测，并进行数据处理和分析。
桥梁施工控制中的温度应力分析
3. 2 有限元分析
桥梁施工控制的第一项工作就是对所监控桥梁的应力、 挠度等进行计算， 以保证桥梁施 工工艺的科学性。 我们用有限元法[7]对结构内力进行分析,有限元法是把整体结构划分成若干
- 1 -
移效应的影响，而温度的内力效应不予考虑。
1. 1 产生温度应力的原因
温度对桥梁结构的影响包括年温差影响和局部温差影响。 年温差影响是指气温随季节发 生周期性变化时对结构物所引起的作用， 一般假定温度沿结构截面高度方向以均值变化， 对 无水平约束的预应力混凝土箱形梁， 年温差只引起结构的均匀伸缩， 并不产生结构内温度应 力；局部温差影响是指日照温差影响，将产生结构内温度应力[1,5] 日照温差对结构的影响，因日辐射强度、桥梁方位、日照时间、地理位置、地形地貌等 随机因素，使结构表面、内部温差因对流、热辐射和热传导等传热方式形成瞬时的不均匀分 布， 即结构的温度场。 一般将温度场的确定简化为沿桥梁横向或截面高度方向的温度梯度型 式的确定。各国桥梁规范对梁式结构沿梁高方向的温度梯度的规定有各种不同型式。 1）线性变化。在这种温差变化情况下，梁式结构将产生挠曲变形，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 产生温度内力，而在超静定梁式结构中，它不但引起结构的位移，而且因多余约束的存在， 从而产生结构内温度次内力。 2)非线性变化。在此类非线性温差分布的情况下，即使是静定梁式结构，梁在挠曲变形 时，因梁要服从平截面假定，导致截面上的纵向纤维因温差的伸缩将受到约束，从而产生纵 向约束应力， 这部分在截面上自相平衡的约束应力称为温度自应力 s ( y ) 。 而在超静定梁式 结构中， 除了温度自应力 s ( y ) 外， 还应考虑多余约束阻止结构挠曲产生的温度内力引起的 温度次应力 s x ( y ) 。总的温度应力为： T ( y ) s ( y ) s x ( y ) 。
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。
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
箱形梁横向温度应力的研究
箱形梁横向温度应力的研究夏修身(兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州 730070)摘 要:在原计算公式的基础上,通过理论推导和线性回归分析得出了箱梁横向温度应力计算的简化公式。
经算例验证知,该公式计算参数较少、计算简便且能满足工程精度要求,可供同类结构工程计算时参考。
关键词:箱形梁;温度应力;简化公式中图分类号:TP391.91 引言日照和寒流降温荷载对箱梁的局部温度应力和整体温度应力影响很大,是引起箱梁裂损的主要原因之一。
实测资料表明,寒流降温引起的拉应力比日照降温时产生的拉应力要大,是桥梁结构温差应力计算中的一种控制状态。
寒流降温时,沿桥长方向温差分布是均匀的,且沿梁的四周温差分布也可认为是均匀的,因而不会使桥梁结构发生弯曲变形,但由于温差沿板厚是非线性分布,则产生相应的框架约束应力。
又因它相对于日照温差分布的负温差性质,从而在外表面产生拉应力。
本文在原计算公式基础上给出了箱梁横向温度应力的简化计算公式,通过对某公路桥计算、比较可知简化公式能满足工程精度要求,可供类似结构计算温度应力时参考。
2 箱梁横向温度应力σ0的计算横向温度应力σ包括横向自约束应力σ0和横向外约束应力σ1。
2.1 横向自约束应力σ0的计算在控制温度荷载作用下,板的横向自约束应力σ计算公式为:σ=αΔt E cω (1) 式中:α———混凝土线膨胀系数;Δt———箱梁内外温差;E c———混凝土弹性模量(MPa);ω=[k1/δ+12k2/δ3(δ/2-y)-eα′y] (2)δ———板厚(m);y———计算点至板外表面距离(m);α′———沿板厚温差曲线指数(m-1);k1k,2———计算系数k1=(12e2α′δ)/α′;k2=k1{δ/22[12e2α′δ(1+α′δ)]/[α′(12e2dδ)]}2.2 横向外约束应力的计算图1为箱梁横截面图,图2是箱梁横向外约束应力的力学计算简图。
计算时沿梁长方向取单位厚度,图2为一次超静定结构,由结构力学方法可得其力学方程:δ11X1+Δ1t=0 (3)式中:δ11———单位力引起的位移,其计算公式为:δ11=(B/22δ1/2)/E c I1+(H/22δ2/2)/E c I2 (4)Δ1t———温度荷载引起的位移,其计算公式为:Δ1t=ΣαΔtδ∫Mds (5)∫Mds———弯矩图围成的面积;由(3)可得:X1=-Δ1t/δ11;由材料力学公式σ=MIy,则有:σ1=X1Iy (6)图1 箱梁横截面图2.3 算例对某公路箱形梁桥,当H=1.75m,B=0.8m,δ1第20卷 第2期2004年2月 甘肃科技G ansu Science and T echnology Vol.20 No.2Feb. 2003图2 力学计算简图=0.16m,δ2=0.15m,混凝土弹性模量E c=3.5×104MPa,Δt=-1℃。
波形钢腹板连续箱梁温度应力分析
求得；
—多余约束力，有超静定结构的形式决定 ； —基本结 构在温差荷载作用下沿相应的 方向的位移。
多余约束力求出后，则温差荷载作用下结构的温度次 内力为 ：
（10） （11） 则温差作用下超静定结构的温度次应力为 ：
（12）
因此，在波形钢腹板连续箱梁桥中，总的温度应力为： （13）
三、算例分析
为 应 用 该 公 式， 设 计 了 一 两 跨 波 形 钢 腹 板 连 续
未知量 和 。
由轴力N=0得：
（2）
将式（1）代入上式并进行化简可得 ： （3）
式中 ：A—波形钢腹板箱梁换算截面面积 ； —波形
钢 腹 板 箱 梁 上 翼 缘 板 截 面 面 积， 即
；
—波形钢腹板箱梁下翼缘板截面面积，即
；
、 —分别为波形钢腹板箱梁上、下翼缘板的厚度 ；
、 —分别为波形钢腹板箱梁上、下翼缘板的
二、波形钢腹板箱梁在日照温差荷载作用下温差应力 分析
在日照温差荷载作用下，波形钢腹板箱梁同普通混凝 土箱梁一样，在其竖向将形成非线性的温度梯度，结构将 产生一定的温差应力。对于超静定结构而言，结构的变形 受到多余约束的阻止而产生了温度体系的约束应力，即 温度次应力。为计算波形钢腹板箱梁的温差应力，综合 考虑计算普通混凝土箱梁温差应力的基本假定，作如下 假定 ：
式中各字母意义同上。 2. 波形钢腹板连续箱梁温度次应力 求解温度次应力，可选用结构力学中的力法或矩阵位 移法求解，本文选用其中的一种方法——力法来进行温度 次应力的求解。超静定结构在温差作用下，多余约束力的 计算公式为 ：
（9）
151
JIAN SHE YAN JIU
其中： —为柔度系数，可由公式
A=0.05989m2 ；换 算 截 面 的 对 截 面 形 心 的 惯 性 矩 为 ：
预应力混凝土箱梁温度应力计算方法
（2）根据桥梁所处环境和使用条件，分析可能影响结构温度的因素，如日 照、季节、内外温差等。
（3）根据材料力学和弹性力学的基本理论，计算在给定温度变化下结构的 变形和应力分布。
（4）对计算结果进行校核和分析，评估温度应力对结构安全性的影响。
四、案例分析
以一座跨度为100米的预应力混凝土箱梁桥为例，说明温度应力的计算过程 和结果。该桥位于城市道路主干道上，每日车流量较大。
根据计算结果分析，该桥的温度应力均小于材料的允许应力范围（2.0 MPa），结构的安全性可以得到保障。
五、结论
预应力混凝土箱梁温度应力的计算对于保证桥梁的安全性和正常使用具有重 要意义。
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预应力混凝土箱梁温度应力计算方 法
目录
01
一、预应力混凝土箱 梁温度应力计算的重 要性和应用场景
02 二、相关概念
三、预应力混凝土箱
03 梁温度应力的计算方 法
04 σ=αE(t2-t1)
05 四、案例分析
06 五、结论
预应力混凝土箱梁温度应力计算 的重要性和应用
预应力混凝土箱梁是一种常见的桥梁结构形式，广泛应用于各种桥梁工程中。 在预应力混凝土箱梁的设计和施工过程中，温度应力是一个必须考虑的重要因素。 本次演示将介绍预应力混凝土箱梁温度应力计算的重要性和应用场景，相关概念， 计算方法以及案例分析。
在计算过程中，考虑了日照温差和季节温差两种温度因素。根据当地气象资 料，日照温差最大为25℃，季节温差最大为10℃。同时，考虑到该桥处于城市道 路主干道上，边界条件设定为简支梁。
3、计算结果及分析
通过有限元分析软件进行计算，得到了该桥在不同温度变化下的温度应力分 布情况。当日照温差为25℃时，箱梁的跨中底部出现最大拉应力，约为1.2 MPa； 当季节温差为10℃时，箱梁的跨中顶部出现最大压应力，约为-0.8 MPa。综合考 虑两种温度因素，最大拉应力和最大压应力分别出现在日照温差和季节温差单独 作用时拉应力和压应力的叠加位置附近。
温度应力分析
箱型桥墩横向约束应力的计算同箱梁一样，即分为 箱壁板非线性温差的自约束应力和横向框架约束应 力： 第一部分自约束应力计算方法同上部结构
第二部分横向框架约束应力也可用结构力学方法
或有限单元法计算
§6.2.2 温度应力分析
4、关于桥墩温差荷载效应的讨论 在采用固定支座传递的柔性墩体系中，简支墩的日照 温差应力数值，一般超过号混凝土的容许拉应力，而 接近20号混凝土的极限拉应力；且拉应力的分布区域 很宽，达到整个截面厚度的。
§6.2.3 温度效应分析示例
箱外、内温差 10~0º 时的横向应力（t/m2=1/100MPa） C
§6.2.3 温度效应分析示例
箱外、内温差 10~0º 时的横向应力（t/m2=1/100MPa） C
§6.2.3 温度效应分析示例
箱外、内温差 10~0º 时的横向应力（t/m2=1/100MPa） C
4、关于桥墩温差荷载效应的讨论 温差荷载在箱型墩横向产生温差约束应力，其影响往 往超过活载效应，尤其在角隅附近因实际结构应力集
中的影响，可能会发生温度裂缝。
在箱型桥墩的设计中，应充分考虑温差应力的影响， 并在构造处理上减少不必要自约束作用。
§6.2.2 温度应力分析
从温差应力角度考虑，即使墩顶设置活动支座也总
§6.2.2 温度应力分析
以上应变差产生的自约束应变为：
( y) T ( y) ( y) T ( y) ( 0 y)
自约束应力为：
( y) E ( y) ET ( y) ( 0 y)
截面自约束应力处于自平衡状态 利用 N 0 ， M 0 可解得
§6.2.3 温度效应分析示例
顶板升温 0~10º 时的腹板应力（t/m2=1/100MPa） C
混凝土箱梁温度自应力探讨
2混凝土桥梁结构的温度荷载
置于自然环境中的混凝土结构，由于热传导性能较差，周围环境气温的变化及阳光辐射等作用，将使其表面温度迅速变化，而其结构的内部温度仍处于原来状态，使混凝土结构中形成较大的温度梯度，也就是说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，会产生相当大的温度应力。混凝土桥梁构件的表面与内部各点的温度随时都在发生变化，但就自然环境条件变化所产生的温度荷载，一般可分为日照温度荷载、骤然降温温度荷载及年温温度荷载三种类型。而日照温度变化是影响温度应力的主要因素。
图1 实验桥截面尺寸以及计算时所采用坐标（单位：cm） 见附件
表1 箱梁纵向温度自应力表（单位：MPa） 见附件
从表1结果可以看出：
⑴由于国内桥规对温度梯度规定的不连续性，使计算结果在顶板和腹板节点处有突变，并且其计算方法没有考虑到箱形截面对整个受力的影响，因此，这种温度梯度规定不宜用GF 混凝土箱梁的温度应力计算中。
3.2国内外温度应力计算方法
在国外众多研究桥梁结构的温度应力的人员中，新西兰学者的研究工作进行的较早，也较系统。Bruce Hunt 和 Nigel Cooke 针对箱形截面的桥梁提出了一种比传统热弹性力学方法简单，又比所谓的经验公式计算准确度高的方法。他们首先假定：（1）时间参数只和温度分布函数有关，而与计算应力中的其他项无关；（2）分析的桥梁结构是一个均匀的、各向同性的弹性体；（3）忽略桥梁横向温度分布的影响；（4）假设桥梁混凝土结构的热传导系数在外界环境中为常数；（5）假设桥梁结构为大长细比结构，不考虑沿桥长方向的温度分布。
简支箱梁的温度效应分析
简支箱梁的温度效应分析摘要：由于桥梁结构长期置于外界，桥梁的温度效应对结构自身的受力影响较大。
文章借助于有限元软件Ansys建立简支箱梁模型，通过设置合理的温度边界来分析简支箱梁的温度效应，为明确认识简支箱梁的温度效应和防治温度效应破坏提供一定的帮助。
关键词：温度效应；箱梁；分析由于桥梁结构长期置于外界，遭受风、雨和大气温度变化等因素的影响，其产生的温度应力较大，对于桥梁结构的受力有较大影响。
箱形作为桥梁建设中一种被广泛用应用的桥梁截面，其温度效应尤为明显，且因温度效应造成了桥梁损坏的事故多有发生。
本文选取具有代表性的简支箱梁，分析其温度应力的分布特点，从而为正确认识简支箱梁的温度应力和预防简支箱梁温度应力的破坏提供一定的帮助。
1 桥梁温度分布严格意义上来说，桥梁结构的温度场是一个三维的随时间变化的温度分布，但是考虑到桥梁属于狭长的结构物，在一定程度上可以认为桥梁结构沿桥长方向的温度分布是一致的，可以将三维的温度场简化为沿竖向或者横向的温度分布。
公路箱梁桥面板直接受到日光照射，腹板受到翼板遮荫的而两侧腹板的温差不大，所以公路箱梁一般只考虑沿竖向的日照温差的影响。
铁路箱梁由于较窄，腹板直接受到日照照射而导致两侧腹板温差较大，所以铁路箱梁需要同时考虑沿竖向和横向的温度应力分布。
各国学者对于桥梁的温度分布进行了大量的研究并且制定出适合于自身的温度分布，具体可以参考相关规范中温度梯度形式，中国铁路的温度分布梯度见图1。
2 桥梁温度自应力桥梁的温度应力一般分为温度自应力和温度次应力，温度次内力是相对于超静定结构而言的，所以对于静定结构只有温度自应力一种，对于超静定结构有温度自应力和温度次应力两种，本文只进行关于温度自应力的介绍。
假设温度梯度沿梁高按曲线T（y）分布，见图2温度自应力计算图。
取单位为一的一段梁段，其沿纵向之间的不受约束能自由伸缩，则沿梁高点的自由变形为εT（y）：εT（y）=aT（y）（1）式中：a为材料的线膨胀系数。
预应力混凝土箱梁桥温度效应研究的开题报告
预应力混凝土箱梁桥温度效应研究的开题报告
一、选题背景
预应力混凝土箱梁桥是目前高速公路主要用于大跨度桥梁的结构形式。
由于桥梁承受外部荷载和自重，桥梁加热或冷却引起的温度变化会产生温度效应，对桥梁结构的安全性和可靠性产生影响。
因此，研究预应力混凝土箱梁桥的温度效应具有重要的现实意义。
二、研究目的
本论文旨在研究预应力混凝土箱梁桥在不同温度下的力学性能及变形规律，分析桥梁在遇到不同温度时的受力特点和变形情况，为预应力混凝土箱梁桥的设计和施工提供参考和指导。
三、研究内容和方法
主要研究内容包括以下几个方面：
1. 分析桥梁在不同温度下的受力特点和变形情况；
2. 研究桥梁温度效应对桥梁内力和变形的影响；
3. 通过建立数值模型对桥梁结构的力学性能进行分析；
4. 对预应力混凝土箱梁桥的设计和施工提出相关建议。
研究方法主要采用桥梁结构力学分析方法以及数值模拟法。
通过建立桥梁的数值模型，分析桥梁结构在不同温度下的应力和变形，同时结合实地监测数据进行对比验证。
四、论文意义和预期成果
本研究将为预应力混凝土箱梁桥的设计和施工提供参考和指导，为桥梁结构的安全性和可靠性提供保障，同时提高我国桥梁工程的技术水平和质量。
预期的研究成果包括预应力混凝土箱梁桥在不同温度下的受
力特点和变形规律，为桥梁温度效应的研究提供实证数据。
同时，建立桥梁数值模型，为桥梁的设计和施工提供可靠的技术支持。
箱梁桥基础应力的研究—水化热方面的分析的开题报告
箱梁桥基础应力的研究—水化热方面的分析的开题报告一、选题背景和意义箱梁桥是公路、铁路等设施中常见的桥梁类型，其结构具有承载能力高、刚度强、施工便利等优点。
但同时，箱梁桥的建设和使用也面临着一些技术难题，其中之一就是基础设计与施工过程中的应力问题。
在实际的基础设计与施工实践中，常常会出现箱梁桥基础因应力过大而发生变形破坏的情况，这种情况往往造成巨大的经济损失和安全隐患。
因此，在箱梁桥的基础设计和施工中，对于应力的研究是非常重要的。
其中，水化热是箱梁桥基础内部应力形成的主要原因之一，其研究对于提高基础施工质量和减少结构变形具有重要意义。
二、研究内容和方法本研究的主要内容是对箱梁桥基础应力方面的研究进行深入分析，重点关注水化热对应力的影响。
具体内容如下：1. 箱梁桥的结构特点和应力分析方法。
通过对箱梁桥的结构特点、荷载特点和应力分析方法进行研究，为后续的研究打下基础。
2. 水泥混凝土的水化热产生机理和影响因素。
通过对水泥混凝土水化反应的机理和影响因素进行研究，得出水化热产生的原理和机制。
3. 箱梁桥基础水化热应力的计算方法。
通过对水化热对箱梁桥基础应力的影响进行分析，提出计算水化热应力的方法。
4. 实验研究验证。
通过实验对箱梁桥基础的水化热应力进行测试，验证计算方法的可行性和精确性。
研究方法包括理论研究和实验研究相结合的方式，通过对相关文献的查阅和实验数据的分析，得出合理的结论。
三、预期成果和意义本研究的预期成果有以下几点：1. 对箱梁桥基础应力方面的研究进行深入分析，可以为相关技术人员提供参考和借鉴。
2. 研究水化热对箱梁桥基础应力的影响，提出计算方法，并通过实验进行验证，为箱梁桥基础设计和施工提供科学依据。
3. 探究箱梁桥基础应力的形成机理，可以为相关研究提供参考和借鉴，促进相关领域的学科发展。
四、研究的可行性和难点本研究的可行性主要体现在以下几个方面：1. 研究对象和实验设备的获取相对容易，研究过程可以直接进行。
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文 章 编 号 ：０ ６ ８３ （０ ９ ２ — １９ ０ １０ — ９７ ２０ ）４ ０４ — ｌ
１ 温度对预应力混凝土连续箱梁的影响
对 于预应力混凝土连续箱梁 ， 由于热传导性能较差 ， 周 围环境气温 的变化及阳光辐射 等作用 ，即使其表面温 度急剧变化 ， 内部温度的变化从在 明显的滞后 ， 导致每层
度 场 和温 度 应力 。 （ ２ ｈ ℃ ）ｎ为 表 面 外 法 线 方 向 。若 表 面 是 绝 热 的 ， ｍ ・・ ； 则
２ 温度应力有 限元计算原理
在均匀 的各 向同性的 固体 中 ，取一无限小的六面体
（ｄｄ（ 图 １进 行 研 究 。 １ ｙｚ如 ） （ ）
左 界 面 ｄｄ ｙ ｚ流 入 的
３ ０５ ） ０４ ０
摘 要： 通过 混凝 土 内部 热 传 导 机 理 研 究 ， 箱 梁 的 温 度 应 力计 算进 行 了理 论 研 究 ， 对 为箱 粱 温度 应 力 的 有 限
关键词 ： 梁； 度场 ； 箱 温 温度 应 力
中图 分 类 号 ： ４８２ Ｕ ４ ．１
文献标识码： Ａ
ｄｄｄ。 ｘｙｚ 同理 ， Ｙ方 向和 ｚ 向 流 人 的净 热 量 分 沿 方
０ Ｘ。
性 材料 ， 抗 拉 强度 非 常低 ， 因温 度 应 力 导致 混 凝 土 受 其 常 拉破 坏
３ 结 语
文章通过对混凝土温度有限元机理 的研究 ，对以后 箱梁混凝土的有 限元计算和温控措施 的提 出提供 了理论 六 面 体 由于 温 度 升 高 所 吸 收 的 热 量 为 ： Ｐ 鱼！ 依据 。 ｃ ｄ 别为 ｄｄｄ 和 ｘｙｚ ｄ ｄｄ ，则在时间 内， ｘｙｚ 由
２０ 年 １ ０９ ２月
Ｄｅ ．０ ９ ｃ２ ０
ＴＨ ＩＬＥ ＭＴＦＮＲＩ Ｅ Ｃ ＶＯＥ发 ＴＰＥ Ｃ ＡＤ蔷术开 ＯＥＥＲ ＥＰＮ Ｌ Ｓ
Ｔ ＥｃＨＮＯＬＯＧＩ ｃＡ
土 上建 ，筑 木三 ｘ 暑
箱梁 温 度 应 力研 究
陈志远
（ 中铁十八局集团五公 司， 天津
元 计 算 提 供 理 论依 据 。
｛ ｝［ （ ｛ ） 式中［ ］ Ａ１ ＿Ｄ ］Ｉ △￡ ｝ ， ３ ＂ Ｂ］ Ｄ 为弹性矩阵； ］ ［ Ｂ
为几何矩 阵 ； △ ｅ 为温度应变增 量 。 ｛ １ 温度 变化对混凝
土 的 影 响 主要 有 ：引 起 结 构 内力 的变 化 ，导致 混凝 土 裂
缝； 对结构 的应力状 态引起应力重分布 ， 不能按 照设计时 确定的应力状态发展 。温度变化引起 的应力甚 至超过其
１ ８７． ９
１９ ４
有：
＝， ０ 将桥体用有限元进行离散 ， 取每个单元的温
Ｏｎ
度模式为 ：＝ ＮＴ ， Ｔ ． 其中 ， ｍ为单元节点数 ； Ｎ 为单 元
ｌ＝ ｌ
在 单 位 时 间 内从 形 函数 ；． Ｔ 为单元节点温度 。 温度场求出后 ， 再用初应 变
方法 ， 考虑温度荷载影响 ， 按有限元 隐式解法求温度徐 变
由热量 的平衡 ，温度升高所 吸收 的热量必须 等于从 外 面 流 入 的净 热 量 ， ： 即
’ ｘｄ Ｘ‘ Ｙ Ｚ １ ｐ０ Ｔ ｄｄｙ ｆ ＋ ＋ ／ Ｔ ｄ ＼０ ０ ０
热传导方程建立 了物体 的温度与时间 、 空间的关系 ， 混凝土所得到 的或扩散的热量有较大 的差异 ，形成非线 但 满 足热 传 导 方 程 的解 有无 限 多 ，为 了确 定需 要 的温 度 性分布 的温度状态 （ 即温度梯度 ） 而在混凝土 内部产生 场 ， ， 还必须知道初始条件 和边界条件 ， 箱梁桥的初始条件 温度变形 。 当变形被结构 的内外约束阻碍 ， 就会产生相 当 应为多年 当地气温平均温度 ， 由于桥是空气与固体接触 ， 大的温度应力 。混凝土结构 内部 的温度场是确定温度荷 因此边界条件应为第三类边界条件 ， 即： ８＝ Ｔ －） （＿ 一 载的关键 。 对于工程上提 出的问题 ， 用函数求解几乎是不 ＝ 其 中 ， 为 气 温 ， ； 为 为表 面放 热 系 数 ，ｉ ０， Ｔ为 ℃ ｐ ｋ ／ 可 能 的 ，我 们 主要 利 用 有 限元 方 法 计算 混 凝 土 箱 梁 的温 ０ ｎ
为 温度 引起 的荷 载增 量 。应 力增 量 Ａ 盯 由下式 计算 ：
ｄ ｄ。从 固体 的热传 ｙｚ
导 中 ，可 知 热 流 量 ｑ （ 单位时间内通过单位面积的热量 ）与温度梯度成正 比， 但 流 量方 向与 温度 梯 度 方 向相 反 ， ： 即 ｑ一 ， 为 导热 系数 ，ｊ ｍ。 ・ 。 入 ｋ（ ｈ ｏ ／ ｃ）
热 量 为 ｑｄｄ ，经 右 ｘｙｚ 界 面 流 出 的 热 量 为 ｑ＋ｘｙｚ 入 的 净 ｘ ｄｄｄ，流 热 量 为 （ｘ ｑ＋ ｘ ｑ—ｘ ｄ ）
应力场 。 其基本方程为 ：ＫＪ｛ Ｊ｛ ＋ △ ｝式 【 Ａ ８ ＿ ＡＰ ｝｛ ，
中［ Ｊ Ｋ 为刚度矩阵 ； ａ ８ 为结点位移增 量 向量 ； ＡＰ ｝ ｛ ） ｛
取两滑 前项
＝
尤其时在结构温度急剧变化时 ， 将产生很大 热流量 ｑ 是 ｘ ｘ 的函数 ， 将热流量展成泰勒基数并 只 它荷载应力 ， 的拉应力 ， 而混凝土 为脆 性材料 ， 其抗拉 强度 非常低 ， 常 因温度应力导致混凝 土结构受拉而破坏 ，而混凝土为脆
器 。 Biblioteka 于是 ，沿 Ｘ 方向流入 的净热量为：（ ｑ ）＝ ｙ ｑ－ ｄ ｄ＝
０ Ｙ ０Ｚ
廿 Ｔ
Ｔ ｘｙｚ ｄｄ ，其中 ， 为 比热 ，ｊ ｋ ・ ；为时间 ， ； ｄ ｃ ｋ ／（ｇ ℃）ｔ ｈ Ｐ为 参 考 文 献 ：
密度 ，ｇ ｋ／ 。 ｍ
作者简 介 ： 陈志远 ， 中铁 十八局集 团五公 司。
【】 王铁梦． １ 建筑 物裂缝控制【 ． Ｍ］ 上海： 海科 学技术 出版社， 上