温度作用对预应力混凝土连续箱梁桥内力影响分析

温度作用对预应力混凝土连续箱梁桥内

力影响分析

摘要：为研究温度作用对预应力混凝土连续箱梁桥内力的影响，以云南省某

3×30m预应力混凝土连续箱梁为例，设置不同的均匀温度和梯度温度工况进行主

梁内力分析。结果表明，对于预应力混凝土连续箱梁桥，梯度温度作用对结构内

力的影响显著大于均匀温度作用，且结构内力与温度变化幅度呈正相关关系。

关键词：预应力混凝土连续箱梁；温度作用；内力分析

Abstract: In order to study the effect of temperature on the

internal force of a prestressed concrete continuous box girder bridge, a 3×30m prestressed concrete continuous box girder in Yunnan Province is taken as an example. Different uniform temperature and gradient temperature conditions are set to analyze the internal force of the main beam. The results show that for prestressed concrete continuous box girder bridges, the effect of gradient temperature on the internal force of the structure is significantly greater than the effect of uniform temperature, and the internal force of the structure has a positive correlation with the magnitude of temperature change.

Keywords: prestressed concrete continuous box girder; temperature effect; internal force analysis

1引言

桥梁是我国交通路网的关键枢纽，为交通行业的持续发展发挥重要作用。由

于装配式施工技术的推广应用，预应力混凝土桥梁已经成为桥梁建设的主力桥型。考虑到桥梁在运营期间将承受多种荷载持续作用，如温度作用、风荷载等，而荷

载作用下桥梁的结构状态分析是保障结构安全运营的基石，为此研究开展温度作

用下预应力混凝土连续梁桥的受力特性分析，探究不同温度作用形式对预应力混凝土桥梁结构内力的影响。

2温度作用

桥梁在运营期间受到年温差和日温差的综合影响，其中年温差以均匀温度的形式施加，即均匀升温或均匀降温，当结构受到约束时将产生次内力[1]；日温差则是由于太阳辐射作用引起，沿结构高度方向梁体温度逐渐变化，形成温度梯度作用，引发结构次内力[2]。《公路桥涵设计通用规范》(JTG D62-2015)将两种温度作用形式分别命名为均匀温度作用和梯度温度作用[3]。

3温度作用对预应力混凝土连续梁桥的影响分析

3.1工程概况

工程桥梁为云南省某三跨预应力混凝土连续箱梁，跨径组合为3×30m，桥面宽度22m，梁高2m，截面形式为单箱四室，设计荷载水平为公路-Ⅰ级。根据桥梁设计参数建立Midas模型，如图1所示。

图1 3×30m连续箱梁Midas模型

3.2均匀温度作用

研究均匀温度作用对预应力混凝土连续箱梁桥内力的影响时，以整体升温为分析变量，且设施三种整体升温工况：整体升温15℃、20℃、25℃。不同升温幅度下主梁截面弯矩如图2所示。

图2不同均匀温度作用下主梁截面弯矩

由图2可知，结构整体升温时主梁产生正弯矩，正弯矩峰值位于中跨支点，

随着升温幅度的增大正弯矩峰值也逐渐增大，且正弯矩峰值与升温幅度呈线性相

关关系，但不同升温工况下，主梁截面弯矩次内力均较小。

3.3梯度温度作用

研究梯度温度作用对预应力混凝土连续箱梁桥的内力和位移影响时，设置三

种梯度温度工况：[10℃, 5.5℃,0℃]、[15℃, 5.5℃,0℃]、[25℃,

5.5℃,0℃]，其中各温度的高度位置可根据文献[1]确定。不同梯度温度作用下主

梁响应情况如图3所示。

图3不同温度梯度作用下主梁截面弯矩

由图3可知，正温度梯度作用下主梁产生正弯矩，正弯矩峰值位于中跨跨中，且沿跨径方向对称分布。随着温度梯度变化范围的增大，主梁正弯矩峰值也逐渐

增大，且正弯矩峰值与温度梯度变化范围呈线性相关关系。对比图2可知，梯度

温度作用下的结构内力远大于均匀温度作用，这是桥梁跨径和支座约束形式等因

素综合作用的结果。

4结语

(1)对于预应力混凝土连续箱梁桥，梯度温度作用对结构内力的影响显著大于均匀温度作用；

(2)均匀温度和梯度温度作用下，结构内力与温度变化幅度呈正相关关系。

参考文献

1.

许震,罗小烨,陈宝春,黄福云.均匀温度下多跨半刚接整体桥受力性能[J].福州大学学报(自然科学版),2019,47(05):669-674+682.

2.

杨懿杰. 基于实测温度场的预应力混凝土结构挠度预测与分析[D].长安大学,2019.

3.

JTG D60-2015, 公路桥涵设计通用规范[S]. 北京: 人民交通出版社,2015.

作者简介：矣涛（1984-）,男，云南玉溪人，本科，高级工程师，主要从事桥梁设计工作。