桥梁结构温度效应理论
大跨径桥梁施工控制温度效应研究
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ＳＩＣ ＆ｆ ＨＯ Ｇ ＩＯＭＮ． ＣＮＥ Ｅ ＮＬ ＹＮ０ ＴＮ Ｅ Ｃ Ｏ Ｆ０ＡＩ —Ｒ Ｏ ２６ Ｏ — ２
大跨径桥梁施工控制温度效应研究
吴 文 阳
（ 杭州市交通工程集团有限公司 浙江杭州 ３０ ０ ） １０ ７ 摘 要 ： 度对 桥梁结构 的影 响包括年 温差影响和局部温差影响 ，针对温度 变化对大跨径桥 梁施 工控 制的影响 ，在分析温 度应 力的 温 内涵及产生原因的基础上 ，根据变分原理 ，提出了温度应 力计算的简化处理 方法 ，即实用温度分布函数——半径验半理论公式 ；以 供桥梁设计和施工控制时参考。 关键词 ： 大跨径桥梁 施工控制 温度效应
《2024年大温差环境下钢-混组合梁桥日照温度效应研究》范文
《大温差环境下钢-混组合梁桥日照温度效应研究》篇一一、引言随着交通网络的日益完善，钢-混组合梁桥以其优越的力学性能和良好的经济效益，在各种工程领域得到了广泛应用。
然而，在大温差环境下，这种组合梁桥会受到日照温度效应的影响，这对其安全性和耐久性提出了严峻的挑战。
因此，对大温差环境下钢-混组合梁桥的日照温度效应进行研究，对于保障桥梁的安全运营和延长其使用寿命具有重要意义。
二、钢-混组合梁桥的基本构造与特点钢-混组合梁桥是一种由钢梁和混凝土桥面板通过剪力连接件组成的桥梁结构。
其特点在于充分利用了钢材的高强度和混凝土的抗压性能，具有较好的力学性能和经济效益。
然而，在大温差环境下，由于钢材和混凝土的热膨胀系数存在差异，组合梁桥会受到温度应力的影响，这对其安全性和耐久性构成了威胁。
三、大温差环境下钢-混组合梁桥的日照温度效应大温差环境下的日照温度效应是指由于太阳辐射、气温变化等因素引起的桥梁结构温度变化。
这种温度变化会导致钢-混组合梁桥产生温度应力，从而影响其安全性和耐久性。
因此，研究大温差环境下钢-混组合梁桥的日照温度效应，对于保障桥梁的安全运营具有重要意义。
四、研究方法与实验设计为了研究大温差环境下钢-混组合梁桥的日照温度效应，本文采用理论分析、数值模拟和实地测试相结合的方法。
首先，通过建立钢-混组合梁桥的三维有限元模型，分析其在不同温差下的温度场分布。
其次，通过数值模拟方法，研究温度场对桥梁结构的影响，包括温度应力的分布和大小。
最后，通过实地测试，验证理论分析和数值模拟结果的正确性。
五、实验结果与分析1. 温度场分布通过建立的三维有限元模型，我们发现大温差环境下钢-混组合梁桥的温度场分布呈现出明显的空间和时间变化。
在太阳辐射作用下，桥梁表面温度升高，而内部温度则相对较低，形成较大的温度梯度。
此外，昼夜温差也会对桥梁的温度场产生影响。
2. 温度应力分析由于钢材和混凝土的热膨胀系数存在差异，大温差环境下的温度场变化会导致钢-混组合梁桥产生温度应力。
桥梁结构温度效应验证分析
桥梁结构温度效应验证分析(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司；公路交通节能环保技术交通运输行业研发中心，安徽合肥，230000）摘要：温度效应是桥梁控制设计的重要因素之一，现行规范对混凝土结构温度效应规定较为明确，但对钢结构温度作用规定尚待完善，因此在现行桥梁设计用多采用国外规范的钢结构温度作用。
为研究桥梁结构温度作用效应，以某斜拉桥为工程依托，根据中国东部温差日内变形及季节变化进行温度场研究分析，以验证温度作用按相应规范选取的合理性。
关键词：斜拉桥；温度效应；钢结构；温度场在桥梁结构设计过程中，温度效应是一个控制设计的重要因素[1,2]。
温度分为日内温度和年温度，在结构计算时日内温度以温差形式体现，年温度以系统温度形式体现。
温度作用产生的效应是控制结构设计的重要因子之一，部分桥梁可能超过汽车活荷载作用而成为第一活载，可见对温度进行深入研究是很有必要的[3,4]。
目前国家规范对梯度温度的规定对于混凝土结构比较适用，对于钢结构特别对于薄层铺装的钢结构并不是太适用[5,6]，因此桥梁设计过程中对于薄层铺装钢结构往往不是采用国内规范，而是参照英国BS5400规范执行，这就要求必须根据我国日照温度场情况对其予以验证分析[7,8]，以保证桥梁温度选取的合理性。
1计算方法1.1热力学边界条件进行温度场分析时，要以辐射强度及环境温度变化作为热学边界条件（类似结构加载），因此边界条件的选择必须合理，本次计算采取桥梁所在地经过大量统计的辐射强度和日环境温度变换作为边界条件[5,12]。
辐射吸收率上，沥青混凝土以0.89计入，普通混凝土以0.65计入，钢结构以白色涂装考虑，吸收率以0.4计入。
反辐射强度以0.3倍的辐射强度计入，对流系数方面，考虑平均风速2m/s计算。
温度边界模拟时采取升温计算工况和降温计算工况两种类型，升温计算工况以收集的项目所在地夏季4日典型升温天气统计结果，降温工况以收到的项目所在地冬季4日典型降温天气统计结果，如图1所示。
钢筋混凝土过梁的温度效应及应对措施
钢筋混凝土过梁的温度效应及应对措施一、引言钢筋混凝土梁作为构建大型建筑和桥梁的重要结构元素，承载着巨大的荷载。
然而，由于环境温度的变化以及梁自身工作状态的变化，梁的温度也会发生变化，从而对梁的性能和稳定性产生一定的影响。
本文将探讨钢筋混凝土过梁的温度效应，并提出相应的应对措施。
二、温度效应对钢筋混凝土梁的影响1. 热胀冷缩效应在环境温度发生变化时，钢筋混凝土梁会因为温度的升高而膨胀，温度的降低而收缩。
这样的热胀冷缩效应会导致梁产生内部应力，从而对梁的整体性能和稳定性产生影响。
2. 温度变形效应温度的升高或降低会导致钢筋混凝土梁产生热变形或冷变形，使梁的形状发生改变。
这可能会导致梁的位移变化、挠度增大等问题，影响梁的使用安全性。
3. 温度应力效应钢筋混凝土梁由于温度变化引起的热胀冷缩等效应，会导致梁内部产生应力。
这些应力可能会超过梁的材料强度，从而引起梁的开裂、损伤等问题，降低梁的承载能力和使用寿命。
三、应对措施针对钢筋混凝土梁在温度变化下出现的问题，我们可以采取以下应对措施：1. 设置伸缩缝在梁的设计和施工过程中，应合理设置伸缩缝。
伸缩缝能够在一定程度上消除因温度变化引起的热胀冷缩效应，减轻梁的内部应力。
2. 采用隔热材料在梁的外表面或内部填充隔热材料，可以减缓热传导速度，延缓温度变化对梁的影响。
常见的隔热材料如聚苯板、岩棉等。
3. 控制混凝土的收缩在混凝土配制过程中，可以适量控制水灰比，添加适当的缩微剂等措施，减少混凝土的收缩量。
这样可以降低热胀冷缩引起的应力，提高梁的抗温性能。
4. 表面保护对梁的表面进行合适的保护涂层，可以减少温度变化对梁的影响。
保护涂层可以提高梁的防水性能和耐久性，延长梁的使用寿命。
5. 温度监测与预测对钢筋混凝土梁的温度进行监测和分析，及时掌握梁的温度变化情况，可以进行预测和评估。
这有助于及时采取相应的控制措施，保证梁的安全性和稳定性。
四、结论钢筋混凝土梁在温度变化下会产生热胀冷缩、温度变形和温度应力等效应。
钢板组合梁桥混凝土温度效应研究
0引言近年来，钢板组合梁桥作为广泛应用于桥梁工程的结构形式，其施工工艺及性能研究备受关注。
段亚军等[1]综述了钢板组合梁桥的施工工艺，着重介绍了顶推法、吊装法以及桥面板的预制和现浇施工等关键环节。
周辉的研究[2]通过数值模拟深入探讨了钢-混组合梁界面滑移效应与掀起效应之间的相互影响。
张彦玲等[3]通过试验研究钢-混凝土组合梁的性能，发现横隔板数目对切向滑移影响相对较小。
齐书瑜的研究[4]通过弯扭性能模型试验发现，曲线组合梁在负弯矩与扭矩作用下，切向和径向滑移随跨径比减小而减小。
张兴虎等[5]提出了一种新型钢-混凝土组合梁设计方案，通过试验表明其相对于传统组合梁具有更高的抗剪承载力和变形能力。
焦驰宇等[6]通过有限元软件研究了梁格法在曲线箱梁桥的适用条件，并提出了单梁法和梁格法在应力计算中的对比。
满建琳[7]对4跨钢-混组合曲线连续箱梁桥进行了全桥模拟分析，关注了支座反力、桥面板位移和结构应力等关键参数。
在这一背景下，本文旨在深入研究钢板组合梁桥的温度效应，通过参数分析探讨其在不同工况下的性能变化，为钢板组合梁桥的设计和实际工程应用提供科学的理论支持。
1工程背景项目位于阜阳市，路线全长6.273公里，一级公路建设标准，公路段长度5.45公里，市政段长度0.85公里，引桥为预应力组合箱梁，预制梁板共计176片，引桥下部结构桥台采用肋板式桥台、桩基础，桥墩采用桩柱式桥墩、桩基础。
2有限元建模说明采用有限元分析软件Abaqus ，通过空间模型简化建立全桥有限元分析模型。
简化的过程就是将实际的小半径钢板组合梁桥通过力学抽象，进而简化为能用于矩阵分析的空间力学模型。
模型简化必须使力学模型尽可能符合实际原型结构。
模型中选用的单元类型必须能够模拟实际构件的受力特征，同时采用的单元参数要符合实际构件的参数，边界约束状况必须和实际结构的约束状态相符。
在建模过程中，钢板组合梁的钢箱梁采用壳单元进行模拟，混凝土桥面板均采用实体单元模拟，支座采按照实际工程进行布置。
第3讲 桥梁结构温度效应理论
（1）箱形桥梁 现代大、中跨径桥梁常用的结构形式，现以双室箱梁为例， 下图示出几个时刻的温度分布状态，其具有明显的指数曲线特征
（2）双T形桥梁 这是中、小跨径桥梁常用的截面形式，例如多T形、 形 桥梁或板梁式结构等。但这种桥梁的温度分布实测资料较少， 根据箱形桥梁的实测资料分析，拟定双T形桥梁可能的温度分 布，如图所示。
Tx T x
、
Ty
T y
及
Tt
T t
的函数，显然泛函 内， 满 T
的值决定于 T 、T x 、T y 及 T t 的值。在区域 R 2 2 2 足热传导方程 T T T
x
2
y
2
at
0
在初始瞬时，T 应等于给定的温度，即当 t 0 时 T T 0 ( x , y ) 在边界C 上满足第一类边界条件，即当 t 0 在 C 上 T T b
随着空心高桥墩、大跨度预应力混凝土箱梁桥等一些混凝
土结构的发展，温度应力对混凝土结构的影响和危害，已越来
越引起工程界的重视。 温度应力分为两种：
温度自约束应力或温度自应力：在结构物内部某一构件单
元中，因纤维间的温度不同，所产生的应变差受到纤维间的相 互约束而引起的应力。
温度次约束应力或温度次应力：另一种是结构或体系内部
桥 梁 结 构 理 论
任课教师：吴金荣 安徽理工大学土木建筑学院
桥梁结构温度效应理论
温度分布 温度荷载 桥梁结构纵向温差应力通解 任意截面上的纵向温差自应力 T形和 形梁的纵向温差自应力 箱形截面的温差应力 桥梁墩柱温差应力
20世纪50年代初期，前联邦德国学者从混凝土桥墩裂缝 的现场调查分析中，认识到温度应力对混凝土结构的重要性。 我国铁道部大桥局曾在20世纪50年代末对实体混凝土桥 墩的温度应力做了调研工作。在温度应力研究的起步阶段， 国内外都以年温变化产生的均匀温度分布为依据。 随着试验及理论研究的进展，开始认识到温度分布的非 线性问题。 到20世纪60年代初，英国D.A.Stephenson的研究成果，才 使对温度应力的研究从考虑一般的气温作用，进入到考虑日 照作用的新阶段 自20世纪60年代以来，国内外都发生由于温度应力而导 致混凝土桥梁严重裂损的事故。Fritz Leonhardt曾提到：在箱 形桥梁和肋桥梁的顶面和下缘之间温差可达到27～33℃；预 应力混凝土箱形桥梁大都因温差应力而损坏。
连续梁-拱组合桥主拱合拢温度效应分析
旒 旆
旒 旃
图 １ 咸阳西特大桥桥型布 置
２ 温度效应分析
环境的变化会对桥梁结构产生一定的偏差 ， 由 于 这些偏 差 导致 了实 际成 桥线形 内力 与设 计 理想状 态支架产生一些误差 。温度对桥梁 的影响是环境因 素之一 ， 设计理想状态所考虑 的是桥梁结构在理 想 环境 温 度 （ 年平均气温） 合 龙 时 桥梁 的 受力 变 化 范
第２ ９卷
第１ １ 期
甘 肃科 技
Ｇ ａ ｎ ｓ ｕ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｉ ｆ １ ３年 ６月
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ３
连 续 梁 一拱 组 合 桥 主 拱合 拢温 度效 应 分 析
钢 管 混 凝 土 加 劲 拱 组 合 结 构 体 系， 桥 梁 全 长 ２ ６ ４ ． ３ ｍ。梁体为单箱 双室、 变高度、 变截面箱形结 构， 三向预 应力 体 系。中支 点处 梁高 ７ ． ５ ｍ， 跨中 ２ ０ ｍ直线段及边跨 ６ ． １ ５ ｍ直线段梁高 为 ３ ． ５ ｍ， 梁 底下缘 按 １ ． ６次 抛 物 线 变化 ， 箱梁顶宽 ｌ ４ ． １ ｍ， 底 宽１ ２ ． ２ ｍ， 翼缘板悬臂端长 ０ ． ９ ５ ｍ。钢管拱轴线采 用二次抛物线 ， 计算跨 径 Ｌ＝１ ３ ６ ｍ， 计算矢 高 ｆ ＝ ２ ７ ． ２ ｍ， 矢跨 比 １ ／ ５ 。拱轴线计算方程 Ｙ＝一 １ ／ １ ７ ０ × ２＋ ０ ． ８×（ 坐标 原点在桥墩 中心梁顶 面下 １ ． ０ ｍ 处） 。中跨梁面设置两道拱肋 ， 中心间距 １ ２ ． ９ ｍ 。两
赵 满庆
（ 西兰 、 西成客运专线 （ 陕西） 有 限责任公司 ， 陕西 户县 ７ ３ １ ０ ３ ５ ）
桥梁结构变形中温度效应提取的一种新方法
假设 单个 传感器 接 收 到 的信 号是来 自多 个 源 信 号并 叠加 在一起 的信号 流 ．
Ｓ （ ｔ ）＝ Ｓ １ （ ｔ ）＋ Ｓ ２ （ ｔ ）＋… ＋ Ｓ Ｍ （ ｔ ） （ １ ）
目前 ， 部分 学 者 通 过 建 立 温 度 与 温 度 效 应 问
的方程 ， 将温度作为输入 ， 温度效应作为输 出， 以
１ 奇异值分解提取温度变形信号理论
１ ． １ 信 号模 型
效应 以及 活荷载 效应 等组 成 ， 因此 ， 为 了确定 各 因素对桥 梁结 构 变 形 影 响程 度 ， 正 确 评 价 桥 梁 结
构安 全状 态 ， 应 在结 构 变形 监 测 数 据 中提 取 结 构 变形 各成 分分量 ．
式 中 为信 源个数 ； ｓ （ ｔ ） （ ｉ ＝１ ， ２， …， ） 为来 自
第 ｉ 个信 源 的信号 形式 ， 且各 Ｓ （ ｔ ） 之 间都 是 相互
独立 的．
此来 分离 桥 梁 变 形 监 测 数 据 中 的温 度 效 应 Ｊ ，
该类 方法 主要 问题在 于训 练 过 程 的收 敛性 不 能完
１ ＞ ０ ． ， …， 。 称为矩阵Ａ的奇异值 ， 矩阵 Ａ 的有
用信息 都被包 含在这 些 非零奇 异值 中 ， ｕ 为 的
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３一 Ｏ ｌ 一 ０ ６； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ３一Ｏ ３—１ ０ 作者简介 ： 杨坚 （ １ ９ ８ ４一） ， 男， 硕 士研 究 生 ． Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｙ ａ ｎ ￣ ｉ ａ ｎ ０ ５ ８ ＠ｙ ｅ ａ ｈ ． ｎ ｅ ｔ
中进 行 结 构损 伤 识 别 提 供 了依 据 ．
桥梁8—温度影响力
（7—165）
根据平衡方程求解：基轴 y=0 处的应变 ε0 和截面变形曲率 ψ。
经整理后，任意点的温度梯度应力为
s ( y ) Ec ct( y ) ( 0 y )
Ec c t y Ec c t y Ay A Ec c t y Ay e y yc Ig Ec c t y Ay e y y Ig
t ( y ) c t( y )
（7—161）
由于纵向纤维之间相互约束，梁截面应变应符合平截面假定， 梁截面上的最终应变 ε f (y) 应为直线分布，即：
f ( y ) 0 y
式中 ε0——基轴 y=0 处的应变； ψ——截面变形曲率；
（7—162）
y ——基轴以上任一点求解应变的坐中（d）的阴影部分，系纤维之 间的约束产生，其值为：
( y ) t ( y ) f ( y ) c t ( y ) ( 0 y ) （7—163）
阴影部分的应力（自应力）为：
s ( y ) Ec ( y ) Ec c t ( y ) ( 0 y ) （7—164）
五、温度影响力
温度对桥梁结构的影响有年温差和日 温差两部分。年温差是季节变化引起的， 对混凝土结构，按当地月平均最高、最低 温度与合拢温度之差确定。它引起梁的纵 向变形，如果支座不约束纵向变形，则梁 体不产生温度次内力。日温差作用的温度 梯度是沿截面高度变化的（图7—7)，因 此引起的温度应力是必须计算的。 计算由于温差作用的温度梯度引起的 效应时，采用《桥规》(JTG D60)第4.3.10 条规定的温度梯度。温差作用的温度呈非 线性变化，但梁截面变形服从平截面假定， 致使梁截面的温差变形在纵向纤维相互约 束，在截面上产生自平衡的纵向约束力， 称为温度自应力
第六章 混凝土的徐变、收缩、温度效应理论(特选内容)
加载早期对徐变的影响最大。 • 在周围相对湿度低于混凝土表面蒸发率增加（如太阳照射）时，
混凝土干燥及随之发生的徐变将增加。 • 温度升高混凝土的徐变将有显著增加。
优选内容
33
§6.1.1 徐变、收缩及影响因素
混凝土成份及构件尺寸等，DIN4227指南、CEB-FIP建
议、ACI209委员会建议及BS5400规范都有相应计算方
优选内容
16
§6.1.1 徐变、收缩及影响因素
2 .徐变、收缩对桥梁结构的影响 以下现象是现代混凝土结构设计所必须考虑的问题： 配筋构件中，随时间而变化的混凝土徐变、收缩将导
致截面内力重分布。混凝土徐变、收缩引起的预应力损
31
§6.1.1 徐变、收缩及影响因素
3 .影响徐变、收缩的因素
养护条件对徐变、收缩影响的解释：
• 延长潮湿养护时间可以延滞收缩进程，但养护对收缩量的影响虽相当
复杂，但一般是较小的。
• 长期养护的混凝土的强度较高，徐变有所降低，但由徐变所缓解的那
部份收缩应力亦将减小。这些因素可能导致骨料周围发生微裂，最终
优选内容
18
§6.1.1 徐变、收缩及影响因素
2 .徐变、收缩对桥梁结构的影响 应注意：
外加强迫变形如支座沉降或支座标高调整所产生的约 束内力，也将在混凝土徐变的过程中发生变化，部分约 束内力将逐渐释放。
徐变对细长混凝土压杆所产生的附加挠度是验算压杆 屈曲稳定所不能忽视的问题。
优选内容
19
§6.1.1 徐变、收缩及影响因素
3 .影响徐变、收缩的因素 水灰比、水泥用量、含水量对徐变、收缩影响的解释：
连续刚构箱梁桥温度效应分析
连续刚构箱梁桥温度效应分析作者：谢福仙来源：《城市建设理论研究》2014年第03期摘要：影响连续刚构箱梁桥的因素有很多，其中温度效应所占的因素影响巨大。
而工实际程中，温度的变化情况是无法预知，因而很难得知温度效应的影响程度。
本文阐述了实际情况中测量温度效应监测数据的方法，同时对应变计温度影响修正方法进行了分析，从而推导出了日照温差所引起的应变计的温度应变和箱梁截面温度约束应变的计算公式。
关键词：连续刚构箱梁，温度效应，应变修正中图分类号： U448 文献标识码： A1温度效应监测数据测量温度变化是影响应力监测成果的重要因素之一，尤其是箱梁顶板上缘的应力，监测发现箱梁截面上缘应力随着温度的上升迅速变大，下缘应力变化缓慢。
因此，施工监控过程中必须考虑温度变化的影响，以获得结构的真实状态数据，从而进行有效的控制。
由于施工阶段的结构分析很难准确预知和模拟温度变化，通常将结构应变和变形的测量时间选定在温度较低且较为稳定的时间段，以此减小温度效应的影响。
同时，为了获得混凝土箱梁内部温度分布及变化情况，在典型截面埋设温度传感器，在每个季节各选择晴、多云、阴雨等有代表性的天气，24小时连续观测环境温度和结构内部温度场分布，同时观测箱梁线形和相关截面的应力变化。
但是，由于实际施工的连续性和现场某些不确定因素，以上措施仍不能使得应变计的应变测量数据符合真实情况，因此必须对实际测量的应变数据进行温度影响修正。
2应变计温度影响修正目前在混凝土结构应力测试中普遍采用钢弦应变计，并通过频率检测仪测量钢弦应变计中绷紧的钢弦在受激励时产生自由振动的频率变化，通过频率和钢弦张力的关系式得出钢弦张力变化，进而得出应变计所在点的应变。
绷紧钢弦的自振频率与其张力的关系为（1）则钢弦丝应变：（2）式中——钢弦丝的应变(με)；——钢弦丝的初始应变(με)。
应变计读数应变为：（3）受季节温差的影响，在均匀缓慢变化的温度场中，梁体和应变计发生同步同等的伸缩变形。
混凝土系杆拱桥的温度作用效应简析
混凝土系杆拱桥的温度作用效应简析摘要：中承式或下承式的拱桥由于其处于自然环境中，将受到温度作用的影响。
特别是拱肋，截面处在二维温度场中。
受其影响，拱肋截面会产生较大的温度应力。
目前，我国桥梁设计规范中所给出的竖向温度梯度模式，只适用于混凝土梁的温度计算，而对于拱肋这类细长的空间结构则没有现成的计算图示，工程界对此的研究也很少。
本文主要对温度梯度下拱肋的温度作用效应进行简析。
关键词:温度梯度；温度应力；位移一、双向温度梯度下的温度作用效应分析原理温度梯度是桥梁温度应力验算中的一种主要工况。
在非线性变化温度荷载作用下，截面内部的温度变形在各个方向都要受到约束，处于三向应力状态；而由于拱肋的截面尺寸很小，截面的纵向应力是主要的，因此本文只研究纵向的温度应力。
在竖向温度梯度下，假设拱肋截面高为的拱肋，在其顶层高度范围内均匀升温t1℃。
在分析上，先将该拱肋厚顶层水平切开，该顶层纵向纤维在升温t1℃时将发生自由伸长。
由于在小变形下，平截面假定实际上是成立的，所以在该切面的上、下剪力将使拱内产生约束温度自应力，并使拱肋产生向上的变形，如图-1所示。
同理，在横向温度梯度下，沿拱肋截面外侧纤维切开，切面上的剪力使拱内产生自应力，并使拱肋产生侧向变形，如图-2所示。
在线弹性范围内，双向温度梯度下截面的温度自应力可由两个方向的温度梯度单独作用时的线性叠加得到。
图1竖向温度梯度下图2 横向温度梯度下温度自应力产生原理温度自应力产生原理根据上面思路，参考截面局部坐标系，考虑非线性竖向温度梯度，来讨论温度应力的计算方法。
首先假想将梁沿顶面水平切成很多微小高度的纤维层，则这些纤维层在不受纵向约束时，各自产生的纵向应变为：（1）式中，为材料的线膨胀系数。
由于实际梁截面是符合平截面假定的，则高度z处的应变为：（2）式中，为梁底缘应变；为变形后的曲率。
温度自应变是式（1）表示的无约束应变与式（2）表示的约束应变之差，即（3）温度自应力：（4）温度自应力的产生，不影响截面的内力平衡，和，可得：（5）（6）将式（3）代入上两式，并联立求解，得：（7）（8）对于于非线性温度梯度，可以用上两式积分求解和，再代入到式（4），就可以求得温度自应力。
温度对工程结构的影响分析
温度对工程结构的影响分析温度是影响工程结构的重要因素之一。
在建筑、桥梁、机械、航空航天等领域，温度变化都会对结构产生影响，甚至会导致破坏。
因此，对温度对工程结构的影响进行分析是非常必要的。
一、热膨胀效应温度变化会导致物体的体积产生变化，使得结构因长度、面积、厚度等方面的变化而产生变形，从而对结构产生影响。
常见的材料如钢、铝、铜等都有热膨胀的特性。
当温度升高时，材料的长度、宽度和厚度都会增加，导致材料变形。
因此，温度的变化对工程结构的长期稳定性和完整性产生重要的影响。
例如，长跨度桥梁的温度变化会导致桥体产生膨胀和收缩。
如果桥体的结构稳定性不强，就会导致桥体出现裂缝、垮塌、变形等现象。
因此，设计中需要充分考虑热膨胀效应，通过合理的材料选择、结构设计和施工方法，在温度变化下保证结构的安全和稳定。
二、热应力热应力是指材料在受到温度变化作用后产生的应力。
当温度变化时，材料的长度、体积和形状等方面都会发生变化，这些变化将对各部分材料产生不同的约束和限制。
如果温度变化太大，材料无法承受热应力时，将会产生塑性变形或裂纹，从而降低工程结构的强度和稳定性。
例如，航空发动机由于工作时发热量很大，因此要求能够在较高温度下运转。
但随着发动机升温，发动机零件的热应力也在增加。
如果热应力超过发动机材料的承载能力，就会导致发动机故障。
三、冷却效应温度的变化也会导致结构内部对温度梯度的响应，使得某些部位的温度变化速率变慢，从而出现冷却效应。
冷却效应将对工程结构产生不同的影响，例如引起温度梯度沉积、内部应力和反向变形，导致结构的疲劳、龟裂和破坏。
温度的变化不仅会影响结构内部，还会影响结构与外界的接触表面。
有些材料对热传递的能力较弱，因此在高温环境下，这些材料将无法有效地释放内部热量，从而导致结构内部温度过高。
长时间处于高温环境下，会导致材料分解、氧化、硬化等现象。
因此，热阻效应对工程结构的热响应有着重要的影响。
综上所述，温度对工程结构的影响是多方面的，需要在设计和施工过程中充分考虑。
混凝土连续梁梯度温度引起的效应分析
混凝土连续梁梯度温度引起的效应分析摘要：对于混凝土连续梁，由于竖向温度梯度的影响产生的挠曲变形，而使结构产生次内力，对于桥面板上同时布置沥青混凝土铺装和水泥混凝土铺装的桥梁，给出了竖向温度梯度的计算方法及其引起结构次内力效应的计算公式，并与主梁自重引起的内力进行比较，得出温度引起的次内力对结构的影响。
关键词：连续梁；温度梯度；次内力效应；自重混凝土连续梁属于超静定结构，竖向温度梯度可使结构产生次内力。
文献[1]中给出了混凝土铺装层和沥青混凝土铺装层的温度基数值，而混凝土桥梁通常采用沥青混凝土铺装层下加铺强度C40以上不小于80mm的水泥混凝土铺装，并配置钢筋网，因此研究同时布置两种铺装的温度梯度引起的次内力很有必要。
河北省某3×20m预应力混凝土连续梁，桥面宽为净9.5+2×0.50m防撞护栏。
主梁采用C50混凝土，截面形式为单箱双室（见图1）。
桥面铺装为沥青混凝土厚90mm，C50水泥混凝土铺装80mm。
图1主梁横断面（单位：mm）1正温度梯度的取值1.1不考虑混凝土铺装的温度梯度由《公路桥涵通用设计规范》第4.3.10条，正温度梯度温差基数：50mm沥青混凝土铺装层，T1=20℃，T2=6.7℃；100mm沥青混凝土铺装层，T1=14℃，T2=5.5℃；如图2（a）所示，90mm温差基数为[2]主梁顶部温度℃；℃1.2考虑混凝土铺装的温度梯度若考虑混凝土铺装层的温度的消减，则其顶部温度为15.2℃，由层厚80mm，直线内插计算得实际主梁顶部的温度为℃，如图2（b）所示。
（a）不考虑混凝土铺装（b）考虑混凝土铺装图2温度梯度（单位：mm）2温度梯度引起的次内力计算温度梯度引起的次内力用力法求解，温度梯度引起的次内力用力法求解，取基本结构和计算过程如图3所示，力法方程为；；；，当时，式中：Δ1T、Δ2T—温度梯度引起的在赘余力方向引起的相对转角；—单元梁段挠曲变形的曲率。
（2）根据温度梯度变化为两段折线，故将主梁分为两个单元面积A1和A2，见图2（a）。
温度变化引起桥梁裂缝
温度变化引起桥梁裂缝引言桥梁作为现代交通运输的重要组成部分，承载着车辆和行人的重量。
然而，温度变化对桥梁的结构稳定性造成了很大的影响。
特别是当温度变化剧烈时，桥梁的构件往往会出现裂缝。
本文将详细探讨温度变化引起桥梁裂缝的原因和解决方案。
温度变化对桥梁的影响热胀冷缩效应温度变化会导致桥梁构件的体积发生变化，即热胀冷缩效应。
当温度升高时，桥梁构件会膨胀，而当温度下降时，构件会收缩。
这种扩张和收缩的不平衡会导致应力集中，进而引发裂缝的产生。
温度梯度引起的变形差异温度变化引起桥梁不同部分的变形差异也是桥梁裂缝的重要原因之一。
当桥梁暴露在不同温度环境中时，不同部分会受到不同程度的热胀冷缩效应影响。
由于桥梁的构件连接在一起，这种变形差异会导致应力积累并最终导致裂缝的形成。
潜在的桥梁裂缝问题桥梁缝隙的扩展温度变化引起的热胀冷缩效应可能会导致原本微小的裂缝扩展，最终形成严重的缝隙。
这些缝隙不仅对桥梁的结构稳定性产生负面影响，还可能造成附近土壤的松动和坍塌。
结构变形和偏移温度变化对桥梁构件的影响还会引起结构的变形和偏移。
这些变形和偏移会导致桥梁的荷载分布不均匀，从而进一步增加了裂缝的产生风险。
预防和解决桥梁裂缝的措施温度伸缩缝的设计为了应对温度变化引起的热胀冷缩效应，桥梁的设计中通常会考虑加入温度伸缩缝。
温度伸缩缝是专门用来吸收桥梁受温度变化引起的变形的结构。
通过合理布置温度伸缩缝，可以减轻桥梁结构的应力集中程度，从而降低裂缝的产生风险。
使用复合材料复合材料具有热胀冷缩性能较好的特点，因此在桥梁的建设中使用复合材料可以有效减小温度变化对桥梁结构的影响。
复合材料的应用可以降低桥梁的热胀冷缩系数，减少温度变化引起的应力积累，从而减少裂缝的产生。
定期检查和维护定期检查和维护是预防和解决桥梁裂缝问题的关键措施。
及时发现和修复裂缝，可以避免裂缝进一步扩大并造成更严重的结构问题。
定期检查还可以发现其他潜在的桥梁问题，及时采取措施进行修复，确保桥梁的结构安全性。
桥梁结构地震与温度作用效应组合研究
桥梁结构地震与温度作用效应组合研究邱文亮;张哲【摘要】对于双塔斜拉桥和连续刚构等纵向约束较强的桥梁结构,纵向地震作用和温度作用会产生巨大的桥墩弯矩.作为随机性很强的地震作用和温度作用,规范中没有给出明确的温度作用效用组合系数.基于概率方法,建立了桥梁结构在纵向水平地震作用下,考虑温度作用的组合计算模型,利用Turkstra组合方法,考虑地震作用和温度作用的随机概率分布,得到了桥梁结构抗震设计中温度作用效应的组合系数.参数分析表明,温度作用效应的组合系数随组合效应概率分布分位值的增大而减小;随年最高和最低日平均气温出现的概率增大而增大;随地震与温度作用效应的比%For the bridges with strong longitudinal restraint,such as double-tower cable-stayed bridges and continuous rigid frame bridges,the longitudinal seismic action and temperature action cause large moments of piers.As the seismic and temperature actions are stochastic,the combination factor considering temperature action effects is needed in anti-seismic design of bridge,but that is not given in the codes.Based on the probability method,the model of combination of seismic action effects and temperature action effects is ing the Turkstra combination criteria and considering the stochastic probability distribution of seismic and temperature actions,the combination factors of temperature action effects are given for the seismic design of bridge.The parameters analyses show that the combination factor of temperature action effects decreases with increase of the fractile of distribution function and the ratio of seismic action effects and temperature action effects,but it increases with increase of the occurrenceprobability of the highest and lowest daily average temperature.When the ratio of seismic action effects and temperature action effects is higher than 6,the temperature action effects can be neglected.【期刊名称】《大连理工大学学报》【年(卷),期】2011(051)004【总页数】5页(P540-544)【关键词】地震作用效应;温度作用效应;作用效应组合;概率方法【作者】邱文亮;张哲【作者单位】大连理工大学土木工程学院,辽宁大连116024;大连理工大学土木工程学院,辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】U4420 引言2004年10月我国交通部颁布的《桥涵设计通用规范》规定“偶然组合为永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应组合.偶然作用的效应分项系数取1.0；与偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值”，但该规定没有给出可变作用代表值的具体取值方法，使得设计人员难以操作.对于桥面以下桥墩高度较小的双塔斜拉桥，纵向地震作用和桥梁整体温度变化均会造成很大的塔底弯矩，如果将两种作用产生的弯矩标准值直接相加组合，则索塔的总弯矩相当大，再考虑混凝土收缩徐变产生的弯矩，则索塔设计有很大的难度.对于连续刚构桥，也存在同样的问题.在多个随机作用的组合研究方面，国外学者作了大量的研究，给出了不同的组合方法和作用效应组合系数［1～5］.我国学者在地震作用和其他作用的效应组合方面也作了许多研究，如裴文瑾对地震作用与其他作用的效应组合方法进行了研究［6］，赵成刚等基于可靠度指标对地震作用与其他作用的效应组合的分项系数进行了研究并给出了分项系数［7］，洪小健等对高柔结构抗风设计中考虑地震时的组合系数进行了研究［8］.地震作用和温度作用都是随机变量，地震发生是小概率事件，为泊松脉冲过程.温度作用以年为周期变化，最低温度出现在冬季，最高温度出现在夏季，最高和最低温度均会持续一段时间，可以视为滤过泊松过程.因此，地震作用效应与温度作用效应既不能采用标准值直接组合，也不能不考虑二者同时发生的可能性.因此，本文通过概率方法求解二者的最大组合值，并给出温度作用效应组合系数，以期为设计提供参考.1 随机变量组合对于多个随机变量的叠加，组合方法较多，如Hasofer、Wen、Borges、JCSS、Turkstra等组合方法［9、10］，其中Turkstra方法由于计算简单，概念容易被设计人员理解，工程中常被用来考虑作用组合，成为大多数国家编制规范采用的方法.假设结构上有n种作用，任意时刻t时的作用效应为Si（t）（i＝1，…，n），作用效应的总和为Turkstra模型组合规则为若某一种作用取设计基准期最大值，其余n－1种作用取相应任意时点值，其表达形式为图1 Turkstra组合规则示意图Fig.1 Turkstra combination method2 地震作用与温度作用概率分布模型2.1 地震作用概率模型地震的发生在时间上和空间上都是随机的.地震波的传播是一个复杂的物理过程，存在着很大的不确定性，因此，需要分析设计基准期内某工程场地遭遇不同强度地震作用的可能性.一般采用概率方法进行地震危险性分析.对于地震发生的概率模型，国内外广泛应用均匀泊松模型，假定地震的发生在空间上和时间上是独立的，且同地点、同时间发生两次地震的概率为零.地震发生概率是一个常数，文献［11］对我国几十个城镇危险性分析研究结果表明地震发生概率分布符合极值III型分布，地震作用符合极值II型分布.本文引用文献［12］给出的分布函数关系：式中：a为水平地震加速度峰值；a0为基本地震烈度对应的地震加速度；α为系数，基准期为50 a时取0.385，100 a时取0.517；k为形状系数，取2.35.我国现行公路桥梁抗震设计细则规定［13］，结构在设防烈度下进行强度验算时采用E1水平地震，对于A类桥梁，E1地震作用下不应发生损伤，即结构基本处于弹性工作状态，对于同一结构，构件的地震反应与加速度峰值是线性关系.因此，地震反应与加速度峰值具有相同的概率分布，即对于结构的作用效应m，有m＝Aα，A为加速度与其引起的结构作用效应之间的转换系数，m的作用效应概率分布函数为其概率密度函数为2.2 温度作用的概率模型温度作用对结构的影响包括结构整体温度作用效应和局部温度作用效应，考虑到局部温度变化主要对主梁内力影响较大，而对桥墩的内力影响较小，同地震力相比可以忽略，因此，本文仅研究整体温度作用效应与地震作用效应的组合.结构的整体温度变化与大气温度有关，由于不同结构的导热性能不同，结构的整体温度变化与大气温度变化并不相同.桥梁设计规范给出了钢桥面板钢桥、混凝土桥面板钢桥、混凝土桥的结构有效温度标准值，钢桥面板钢桥的最低温度与地区的年最低日平均气温相同，最高温度则高于年最高日平均气温12℃左右，而混凝土桥的最高温度与地区年最高日平均气温是相同的，但最低温度则高于年最低日平均气温10～12℃.各地区的年最高（或最低）日平均气温是随机变量，文献［9］通过对全国六大地区的气象资料分析，得到了各地区年最高（低）日平均气温的平均值和均方差，并通过拟合检验，确定了日平均气温x符合极值I型分布，概率分布函数为其中α、β为分布参数.我国不同地区的气温统计平均值μ和标准差σ列于表1.α、β和μ、σ之间有如下关系：μ＝0.577 22／α＋β，σ＝1.282 55／α.表1 我国各地区的气温统计参数Tab.1 Statistic parameters of air temperature in China ℃年最高日平均气温年最低日平均气温平均值μ 标准差σ 平均值μ 标准差σ华北地区东北地区西北地区华东地区中南地区西南地区30.0 27.3 27.0 31.3 31.2 28.7 1.00 1.08 1.04 0.74 0.65 0.72－10.7－27.6－11.5－3.2－5.8－1.3 2.00 2.76 1.85 1.49 1.56 1.06由年最高（低）日平均气温的概率分布可以得到设计基准期内的概率分布函数和设计参数.各地区的气温总体变化与季节有关，最高气温出现在夏季，最低气温出现在冬季.如果与地震作用进行组合，需要考虑最高（低）气温发生的概率，设某地区的年最高（低）日平均气温｛X（t），0≤t＜T｝为平稳的二项过程，其等时段τ（＝T／N）的数目为N，在每时段τ内出现的概率为p，任意时点分布为F（x），则在时间T内X（t）的最大值Xm的概率分布为如果取考查时间为1 a，数目N＝1，则可得年概率分布为最高和最低日平均气温出现的概率可以根据各地区的统计资料得到.结构整体变化温度作用x对线弹性结构产生的作用效应m可以通过线性关系m＝Bx求得，作用效应m的概率分布与温度作用x的概率分布相同，即有其中βm＝Bβ，αm＝α／B.3 地震作用与温度作用效应组合利用上述地震作用和温度作用的概率分布模型，可得地震作用下考虑温度作用时的共同作用效应Met的组合概率分布，以Met表示组合效应，Me和Mt分别表示按照规范计算的地震作用效应和温度作用效应的标准值，用卷积形式表示Turkstra组合如下：若以Ψt表示温度作用效应的组合系数，则有显然，概率分布F Met（m）的不同分位值对应的组合效应Met是不同的，由此计算出的组合系数Ψt也是不同的.另外，对于不同的结构和不同的地区，地震作用和温度作用产生的效应不同，效应之间的比值也不相同，由此也会导致计算的组合系数Ψt不同.对于我国不同的地区，高温天气和低温天气在1 a内出现的概率p 是不同的，温度统计参数差别较大，同样会引起组合系数不同.下面以东北地区的统计参数为例，研究分位值、效应比、高低温出现概率对组合系数取值的影响. 为表述方便，定义地震作用效应Me和温度作用效应Mt的比值r＝Me／Mt为作用效应比，定义rΨ＝Ψt Mt／Met为温度作用效应影响系数.图2给出了高低温出现概率p＝0.25时不同分位值F对应的组合系数Ψt与效应比r之间的关系曲线，可见，随着效应比的增大，组合系数逐渐减小，最后趋于稳定.分位值对组合系数有明显的影响，随着分位值F的增大，组合系数变小，分位值在r较小时影响较大，而随着r增加，其影响逐渐减小.图2 p＝0.25时Ψt与r的关系Fig.2 Relationship ofΨt and r when p＝0.25图3给出了分位值F＝0.95时不同出现概率p对应的组合系数Ψt与效应比r之间的关系曲线，可见，出现概率p对组合系数有明显的影响，p增大，组合系数增大.值得关注的是，当r大于4时，Ψt的值与p非常接近.图4给出了温度作用效应影响系数rΨ和效应比r的关系曲线，可以看出，随着效应比r增加，温度作用效应影响系数rΨ急剧下降，当效应比r为6时，影响系数rΨ已小于5%.因此，当地震作用效应为温度作用效应6倍以上时，温度作用效应可以忽略.图3 F＝0.95时Ψt与r的关系Fig.3 Relationship ofΨt and r when F＝0.95图4 p＝0.25时温度作用效应影响系数rΨ与r的关系Fig.4 Relationship ofrΨand r when p＝0.254 算例图5 吉林兰旗松花江大桥Fig.5 Jilin Lanqi Songhua river bridge吉林兰旗松花江大桥主桥为双塔单索面预应力混凝土斜拉桥，塔墩固结，塔梁分离，在塔处设支座支承主梁，跨度布置为102.5 m＋240.0 m＋102.5 m（如图5所示），该桥位于基本烈度7度区，场地为II类.由于本桥为特大桥，抗震设防标准采用8度，地震加速度峰值为0.2g.由于该桥的桥墩高度较小，索塔受温度作用和混凝土收缩徐变产生的弯矩较大，同时水平地震作用也产生了巨大塔底弯矩，因此该桥索塔的设计较为困难.地震反应分析采用反应谱方法，动力分析模型采用脊梁模式模拟［14］，主梁、索塔、桥墩及桩基础均采用梁单元模拟，简化时对质量分布作精确的模拟；拉索单元为索单元，并用等效弹性模量公式考虑拉索垂度对刚度的影响；采用节点弹性支承来模拟桩周围土的约束作用，弹性刚度根据“m”法求得，在取用土层的比例系数时，采用静力计算的2倍以考虑动力的影响.温度作用对桥梁的影响采用同样的模型，但考虑桩周围土的约束作用时采用的土层比例系数不需乘2.通过分析得到索塔桥墩底部在纵向地震作用下的弯矩为3.05×105 k N·m，结构整体温度降低43℃产生的弯矩为9.95×104 k N·m.取吉林地区年最低日平均气温出现的概率约为0.25，则根据本文给出的组合方法可得到分位值0.95对应的组合弯矩为3.34×105 k N·m，因此计算得温度作用效应的组合系数为0.292.按照现行桥梁设计规范规定计算得到的弯矩为4.00×105 k N·m，为按照概率组合计算值的1.20倍.因此，现行规范不明确的规定会产生较大的设计偏差.本文未对地震作用和汽车荷载等其他可变作用效应的组合进行研究，但是会存在同样的问题.5 结论本文针对桥梁结构设计中地震作用效应与温度作用效应组合的问题，基于概率方法，利用地震作用与温度作用的概率分布模型，采用Turkstra组合规则，研究了抗震设计中温度作用效应组合系数的计算方法.研究表明，温度作用效应组合系数大小与地震作用效应和温度作用效应的比值大小有关系，比值越大，系数越小，比值达到6以上时，温度作用效应占总的组合效应的比例小于5%，可以不计温度作用的影响.温度作用效应组合系数大小与各地区最高（最低）日平均气温出现的概率有关，概率越大，组合系数越大，且当地震作用效应和温度作用效应的比值大于4时，组合系数的值与最高（最低）日平均气温出现的概率值非常接近.因此，桥梁结构抗震设计时，应根据实际情况选择地震作用效应与温度作用效应组合时温度作用效应的组合系数，以使桥梁结构设计安全和经济.【相关文献】［1］WEN Y 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B02－01—2008公路桥梁抗震设计细则［S］.北京：人民交通出版社，2008［14］范立础.桥梁抗震［M］.上海：同济大学出版社，1997。
《大温差环境下钢-混组合梁桥日照温度效应研究》范文
《大温差环境下钢-混组合梁桥日照温度效应研究》篇一一、引言随着现代交通基础设施的快速发展，钢-混组合梁桥因其独特的结构优势和良好的经济性能，在各类桥梁工程中得到了广泛应用。
然而，在极端的气候条件下，特别是大温差环境，钢-混组合梁桥的日照温度效应成为影响其结构安全与耐久性的重要因素。
本文旨在研究大温差环境下钢-混组合梁桥的日照温度效应，为实际工程提供理论依据和指导。
二、研究背景与意义随着全球气候的变化，极端气候事件频发，大温差环境对桥梁结构的影响日益显著。
钢-混组合梁桥作为重要的交通基础设施，其结构安全和耐久性对交通运输和人民生命财产安全具有重要意义。
因此，研究大温差环境下钢-混组合梁桥的日照温度效应，对于保障桥梁结构的安全与耐久性，具有重要的理论意义和实际应用价值。
三、研究方法与内容（一）研究方法本研究采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法。
首先，通过文献调研和理论分析，了解钢-混组合梁桥的基本构造和特点；其次，利用有限元软件进行数值模拟，分析大温差环境下钢-混组合梁桥的日照温度效应；最后，结合现场试验数据，验证数值模拟结果的准确性。
（二）研究内容1. 钢-混组合梁桥的基本构造和特点分析。
包括梁桥的跨度、截面形式、材料性能等基本参数的介绍和分析。
2. 大温差环境下钢-混组合梁桥的温度场分析。
通过有限元软件建立钢-混组合梁桥的三维模型，分析不同气候条件下的温度场分布规律。
3. 钢-混组合梁桥的日照温度效应研究。
通过数值模拟和现场试验，研究日照对钢-混组合梁桥的温度效应及结构响应的影响。
4. 温度效应对钢-混组合梁桥结构性能的影响分析。
包括温度应力、变形等对桥梁结构的影响及对桥梁耐久性的评估。
四、研究结果与分析（一）温度场分布规律通过有限元软件模拟得出，大温差环境下钢-混组合梁桥的温度场分布受气候条件、桥梁结构形式及材料性能等多种因素影响。
在日照条件下，桥梁表面温度变化较大，导致桥梁内部产生温度梯度。
浅析混凝土桥梁设计中的温度效应
浅析混凝土桥梁设计中的温度效应摘要：桥梁工程作为交通工程的重要组成部分，在国家快速发展的背景下取得了一定的进步。
根据对现状桥梁开裂受力的科学分析，裂缝的产生与混凝土自身传热性能较差有着密切的联系，因此在进行混凝土构件的设计过程中，要对产生温度应力的因素做出综合性考虑，使设计方案更加合理有效。
本文通过深入的讨论和分析温度效应对桥梁建设过程中造成影响，有助于进一步提升桥梁设计水平。
关键词：桥梁设计；混凝土；温度效应1引言随着我国综合国力的增强，桥梁作为交通线路的重要组成部分也开展了大规模的建设工作。
我国国土面积辽阔，桥梁的建设需求相对较高，且地质地形复杂，对桥梁建设技术提出了新的挑战。
为了保证桥梁质量，桥梁中的各个部件（如桥墩、桥塔等）的规格在不同程度上有所增长，而在桥梁整个施工及运营的过程中，混凝土结构位置往往会出现较为严重的环壁状开裂，特别是在温度传导效率较差的情况下，较大内外温差使厚T梁内部产生温度应力而开裂，从而影响桥梁的整体质量。
2桥梁温度场基本原理2.1桥梁温度场内涵桥梁由于自身的实际功能决定了长时间暴露于自然环境中，在各种气候条件下，温度不断变化，相应的温度作用随之产生。
混凝土作为重要的建筑材料，其导热系数相对较小，使结构表面和内部形成明显的温差，在这种情况下，结构内外涨缩程度的不同会影响混凝土结构自身的稳定性。
在自然环境温差较大的情况下，结构内部产生的温度应力。
自然环境的温度场主要来自三个方面，包括年温变化作用、日照温度以及骤然降温作用，而日照温度是对混凝土工程中影响最为明显的，其中涉及到较多的控制因素，包括气温、紫外线强度、风速和日照时间等。
混凝土结构随着温度场的变化，其表面的温度也会发生改变；随着日照角度的不断变化，结构表面温度最高点也会发生变化。
但相对来说，日照温度变化规律性、周期性较强，在进行对混凝土结构的温度影响时会使用年均气温作为研究依据。
而气温骤降主要是指当前区域受冷空气侵袭时，短时间内气温发生急剧变化，对桥梁构件产生不利影响。
湿热地区高墩大跨连续刚构桥的温度效应及其施工体系稳定性研究
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计算方法，确定工程结构的某一特定的温度分布。
分析工程结构的温度荷载的方法有以下三种：
一是用热传导方程求解
二是近似数值解
三是运用半理论半经验公式
（1）热传导方程
工程结构内部和表面的某一点，在某一瞬间的温度 Ti
可表示为
Ti f (x, y, z,t)
该点的温度不仅与坐标 x、y 、z有关，而且与时间 t
1)混凝土的热物理性能
混凝土的导热系数和比热等热工参数性质的主要影
响因素是其配合料，而混凝土的龄期与水灰比则对混凝土 的热工参数影响较小。骨料对混凝土导热系数的影响较大
一般骨料混凝土的导热系数约为1.86～3.49W/(m·s.℃) （约为黑色金属的1/27）
而采用轻质骨料混凝土的导热系数约为 1.16W/(m.·s.℃)
随着空心高桥墩、大跨度预应力混凝土箱梁桥等一
些混凝土结构的发展，温度应力对混凝土结构的影响和危 害，已越来越引起工程界的重视
温度应力分为两种： 一种是在结构物内部某一构件单元中，因纤维间的温
度不同，所产生的应变差受到纤维间的相互约束而引起的 应力，称其为温度自约束应力或温度自应力；
另一种是结构或体系内部各构件，因构件温度不同所
桥梁结构温度效应理论
温度分布 温度荷载 桥梁结构纵向温差应力通解 任意截面上的纵向温差自应力 T形和 形梁的纵向温差自应力 箱形截面的温差应力 桥梁墩柱温差应力
小结
20世纪50年代初期，前联邦德国学者从混凝土桥墩裂 缝的现场调查分析中，认识到温度应力对混凝土结构的重 要性。
我国铁道部大桥局曾在20世纪50年代末对实体混凝土 桥墩的温度应力做了调研工作。在温度应力研究的起步阶 段，国内外都以年温变化产生的均匀温度分布为依据。
均匀
局部应力 大
应力较大
整体位移 大
最复杂 较复杂 简单
影响桥梁结构日照温度变化的主要因素是太阳辐射强度、 气温变化和风速，而从设计控制温度荷载来考虑，实体上 可简化为太阳辐射与气温变化因素。骤然降温一般只要考 虑气温变化和风速这两个因素，可以忽略太阳辐射的影响。 骤然降温温度荷载变化较日照温度荷载缓慢、作用时间长。 年温变化比较简单，且这个因素在工程设计中已被考虑
有关。因此对于各向为均质、同性的固体，根据Fourier
热传导理论，可导得三维非稳定导热方程
式中：
2T x 2
2T y 2
钢筋对混凝土构件温度分布的影响较小，可不予考虑 公路桥梁顶板上的沥青路面层，当其较厚时对顶板有 明显的降温作用，但较薄时因其吸热作用而对顶板不利
温度荷载
温度荷载是分析温度应力的前题，它与一般桥梁荷载 有质的区别，即具有时间性、空间性和结构个性
1) 温度荷载的特点
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
2） 温度荷载分析
工程结构的温度荷载是因气象条件而产生的，由于气
象条件变化有明显的时间特征，因此工程结构的温度荷载
是一个随时间而变化的函数。加之工程结构的温度分布在
几何上又是多维的，所以，分析求解这种温度荷载很复杂， 若要求得一个严格的函数解是不可能的。
所谓工程结构的温度荷载分析，就是运用各种不同的
（3）箱形桥墩 以实测资料分析，箱形薄壁空心桥墩的温度分布如图所 示。
（4）板式墩 板式柔性桥墩的实测温度分布
（5）桥梁构件温度分布的特点 以上可见，桥梁构件的构造对温度分布有明显的影
响。在混凝土箱形截面桥梁中，沿箱梁顶板表面温度分布 比较均匀，但沿腹板表面的温度分布则随时间而变。混凝 土塔柱、墩柱结构的垂直表面的温度分布，随其表面的朝 向、太阳方位角的变化而异。
（1）箱形桥梁 这是现代大、中跨径桥梁常用的结构形式，现以双室箱 梁为例，下图示出几个时刻的温度分布状态，其具有明显 的指数曲线特征
（2）双T形桥梁 这是中、小跨径桥梁常用的截面形式，例如多T形、
形桥梁或板梁式结构等。但这种桥梁的温度分布实测资料 较少，根据箱形桥梁的实测资料分析，拟定双T形桥梁可 能的温度分布，如上图所示
随着试验及理论研究的进展，开始认识到温度分布的 非线性问题。
到20世纪60年代初，英国D.A.Stephenson的研究成果， 才使对温度应力的研究从考虑一般的气温作用，进入到考 虑日照作用的新阶段
自20世纪60年代以来，国内外都发生由于温度应力而 导致混凝土桥梁严重裂损的事故。Fritz Leonhardt曾提到： 在箱形桥梁和肋桥梁的顶面和下缘之间温差可达到27～ 33℃；预应力混凝土箱形桥梁大都因温差应力而损坏。。
产生的不同变形受到结构外支承约束所产生的次内力的相 应应力，称其为温度次约束应力或温度次应力。
温度应力具有明显的时间性、非性线，且应力、应变 有时并不服从虎克定律。
温度分布
在混凝土结构中，某一时刻结构内部与表面各点的温度 状态即为温度分布。由于混凝土的导热系数较小，在外表 温度急变的情况下，内部温度的变化存在明显的滞后现象
骨料对混凝土比热的影响也较明显 普通骨料混凝土的比热为800～1200J/（kg℃），约为 轻质骨料混凝土比热的1.6倍左右。 在常温范围内混凝土的线膨胀系数一般是不变的，轻 质骨料混凝土的数值较小。 在一般工程计算中，普通骨料的混凝土、钢筋混凝土 和预应力混凝土，线膨胀系数可采用1.0×10-5/℃。
分为日照温度荷载、骤然降温温度荷载及年温度变化荷 载三种类型。这三种温度荷载的特点汇总于下表中
各种温度荷载特点
特点 温度荷载
主要影响因 素
时间性
作用范 围
分布状 态
对结构影 响
复杂性
日照温度 骤然降温 年温变化
太阳辐射 强冷空气 缓慢温变
短时急 变
短时变 化
长期缓 慢
局部性 整体 整体
不均匀 较均匀
，导致每层混凝土所得到或扩散的热量有较大的差异， 形成非线性分布的温度状态。
影响混凝土温度分布的外部因素主要有 大气温度变化的作用，如 太阳辐射 夜间降温 寒流 风、雨、雪等各种气象因素的作用。 影响混凝土温度分布的内部因素主要由 混凝土的热物理性质 构件的形状等决定。 值得注意的是，本章大多提温度对其它材料桥梁同样重要。且本章分析方法亦同 样适用