混凝土箱形梁桥的温度梯度分析

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大跨度混凝土箱梁桥温度测试与分析

第３９卷２１第４期０１年
广州建筑ＧＡＧＨＵＡＣＩＥＴＲＵＮＺＯＲＨＴＣＵＥ
Ｖ１９Ｎ．．２１ｏ．ｏ３４０１
大跨度混凝土箱梁桥温度测试与分析
冯盛文李星ｚ
（．南交大土木工程设计有限公司广州分公司，广州５０９）１西１０５（．州建设工程质量安全检测中心有限公司，广州５０４）２广１４０
Ｋｅｒｓ：ｃｎｒｔｏ — ｉｄｒｔｍｐｒｔｒｅｄ；ｓｒｓｙｗｏｄｏｃｅｅｂｘｇｒｅ；ｅｅａｕｅｆｌｉｔｓｅ
本文通过在实桥的不同截面的不同位置埋设
连续箱梁，单幅桥面宽１．ｍ，主墩为空心墩，设２８
ｍｅｓｒｄｏｉ．ｙｃｍｐｒｎｅｒｓｌ，ｉｅａｖｒｌｖｕｔｎｔｅｔｍｐｒｔｒｆｃｓｆｈｓｂｉｇ．ａｕｅｎｓｅＢｏａｇｔｕｔｗｅｇｖｎｏｅａａａｉｔｔｉｈｅｓｌｅｌｏｏｈｅｅａｕｅｅｆｔｉｒｄｅｅｏｔ
挠度和应力，度效应进行了总体评价。
关键词：混凝土箱梁；温度场；应力
ＴｍｐｒｔｒａｕｉｇａｄＡｎｌｓｓｏｏｇ—ｐｎＣｎｒｔｏ－ｉｅｒｄｅｅｅａｕｅＭｅｓｒｎｎａｙｉｆｎ — ａｏｃｅｅＢｘｇｒｒＢｉｇＬｓｄ
ｆｒａｄｔｅｃａａｔｒｆｈｅｅａｕｅｆｌｎｅｆｔｄｂｒｃｌｅｅａｕｅｄｓｒｂｔｎｆｎｔｎｏｅｂｘｏｗｒｈｈｃｅｓｏｅｔｍｐｒｔｒｅｄａｄｔｔｅｔａｍｐｒｔｒｉｉｕｉｃｉｆｈｏ－ｒｔｉｈｉｅｉｔｔｏｕｏｔｇｒｅ．ｈｅｅｔｎａｄｓｒｓｆｅｅｎｔｍｐｒｔｒｏｄｒｌｏｓｍｕａｅｙｔｅｆｉｌｍｅｔｓｆｒｅｉｒｅｄｆｃｉｔｓｅｆｔｄｏｅｅａｕｅｌａｓａｅａｓｉｌｔｄｂｈｎｔｅｅｎｏｔｄＴｌｏｎｅｅｉｅｗａＡＮＳ，ａｏｔｇｔｅｒｉａｒｇｔｎａｄ，ｔｅｒａｒｇｔｎａｄｎｈａａｏｅｔｍｐｒｔｒｅｄＹＳｄｐｉｈａｌｙｂｄｅｓａｄｒｓｈｏｄｂｄｅｓａｄｓａｄｔｅｄｔｆｔｅｅａｕｅｆｌｎｗｉｉｒｈｉ

混凝土箱梁桥温度敏感性分析

考虑温度应力的影响¨ 。
１引言
桥梁结构是暴露在大气中的结构物，构受结
自从２纪５Ｏ世０年代以来，内外的众多学国者对混凝土箱梁桥温度场进行了试验研究。如英
国的Ｄ．．ｔｈｎｏ、西兰的Ｍ．．ｒｓｅ，ＡＳｅｅｓｎ新ｐＪＮＰｅｔｙｉｌ
摘
要
以兰樟田１桥为工程背景，结合我国公路桥梁规范关于温度梯度的规定，助通用有限元软借
件ＡＳＳＮＹ探讨温度标准值的变化对混凝土箱梁桥的应力状态的影响。分析结果表明：温度对桥梁结构的影响显著，尤其以顶板的应力状态对温度变化敏感。根据分析结果，建议规范中温度梯度的取值应考
力将受到温度的影响。由于混凝土材料的导热性
德国的ＦｉｅｎａｔＦＫｈｅｒｚｏｈｒ和．ｅｌｃｔＬｄｂｋ等都通过理
论推导及试验研究了温度分布规律。国内最早的
能差，导致混凝土材料结构在太阳辐射、骤然温降作用下，构表面温度变化剧烈而结构内部大部结分区域仍然保持原来的温度状态，从而使结构中出现明显的温度梯度。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。在混凝土桥梁结构中，温度应力有时甚至比活载产生的应力还要大，不少预应力混凝土桥
ＷＵＸｎＷＥｉｇｉｇｕＩｎｑＱｎ
（ｅａｔｅｔｆｒｇｎｉｅｒｇＴｎｉｎｖｒｔ，ｈｎｈｉ００２ＣｉａＤｐｒｎｉｅＥｇｅｉ，ｏ￣ｉｓｙＳａｇａ２０９，ｈｎ）ｍｏＢｄｎｎＵｅｉ

混凝土桥梁的温度效应分析

在日照时间内；间，梁通过对流和热辐射向外界环境散夜桥
热．以。体得热量可以表达为：所物
１温度场分析
１１参数分析．
ｑｑｑｑ＝。ｒ。＋－ｑｑｑ＝Ｔ＋
日照时间夜间
（４）（）５
试验
圈ｉｕ
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混凝土桥梁的温度效应分析
刘海娥郑松
１石家庄铁道学院机械工程分院（５０３００４）２郑州工务机械段｛５０２４０５）
摘要：合考虑了桥梁所处地的各种环境和地理条件的变化，出了计算混凝土箱粱桥内温度梯度及其产生的应力的方法，综给
１２热传导方程＿
ｑ＝姆一ｈＪ
素，由实验确定；
度。
（６）
是桥梁的外表面温度；是周围大气温
式中：对流换热系数，决于混凝土材料、速等诸多因ｈ是取风
大气温度的日变化用时间函数来表示。一般在凌晨现
（）辐射换热量２热
桥面和大气之间的热辐射换热率由斯蒂芬一尔兹曼定波
律来表示，以简写为均匀、续、向同性，混凝土桥梁连各则的热传导方程为：
ｐＴｃ０
＝
ｑｈｒｒ．＝（
对桥梁内的温度效应进行了分析。

混凝土箱形截面梁桥温度梯度分析

计算模型的总体布置见图ｌ示：所
弯曲变形：
ｊ一、内应力：ｏ＝（＿一一ｄ￡ａ（ａ），，，
其中轴向伸长和弯曲变形需在超静定结构中才会产生内力，也有资料中把：的作用产生的内力通称为温度梯度者
摘
要：《公路桥涵设计通用规范》（Ｔ６ — ０４（ＪＧＤ０２０）以下简称ＪＧＤ０２０）对＜Ｔ６— ０４公路桥涵设计通用规范》（ＴＪＧ
０１８）进行了修订，其中温度梯度的规定变化较大，ＪＧＤ０２０中的温度梯度曲线是在美国ＡＳＴ规范的基础上２－９Ｔ６— ０４ＡＨＯ
中及边墩墩顶截面高２７。沥青铺装层厚１ｃ，混凝土铺．ｍ０ｍ装层８ｍｃ。温度梯度升温计算参数：Ｔ＝４ＩＩ。，Ｔ＝．。；２５５温度梯度降温计算参数：Ｔ＝７Ｉ一。，Ｔ＝２７。。２一．５
计算假定ｌＩ用位置位于不计铺装层的箱梁顶缘，：Ｔ作
ｌ！｝ｊｉｊｊ『Ｉｊ：ｉｆｌｉ｝ｊｉＩ，
图４、图５示，在正负温差下，箱梁顶缘正应力满足显
２３簿５０００鞲
一
２００００
．ｒｉ＝｜土Ｌ一土 — 一－斗
＋一卜｝抖，
混凝斗铺装层对温度的折减；计算假定３ｌ＝：Ｔ作用位置位于
收稿日：２０ — ８２修回日：２０ — ９２期０８０ — ３期０８０－２

温度对预应力混凝土箱梁变形的分析

研究内容，分析大气温度升高后混凝土尺寸的变化情
７、８号测点分别与该侧测点成对称布置形式。
况，得出的大气温度影响预应力混凝土梁桥变形的相关结论，为相应桥梁的设计和研究提供参考。
１工程概况
图１测点布置图
（２）试验数据观测。利用全站仪在不同时间，不同大气温度下，分别对各个测点进行观测，记录两测点之间的距离，观测值见表１。
ＡＮＡＬＹＳＩＳｏＦＤＥＦｏＲＭＡＴＩｏＮＦＯＲＴＨＥＰＲＥＳＴＲＥＳＳＥＤＣｏＮＣＲＥＴＥＣｏＮＴ【ＮＵｏＵＳＢｏＸＧⅡｍＥＲ
ＬＩＵＹａｎｇ，ＳＨＩＳｈｅｎｇ — ｌｉａｎｇ，ＬＩＵＣｈａｎｇ — ｇｏｎｇ，ＷＥＩＤｉ，ＪＩＡＹａｎ — ｍｉｎ
由表２数据看出，桥梁阳面温度比阴面温度平均高３ ℃左右。由表中数据绘出不同测点问应变值随温
度变化的曲线，如图２所示。
由图２可以看出：
（１）试验测点布置。试验桥是南北走向，在桥
的东西两个侧面各选取四个点，用于观测由于大气温度的变化引起测点之间长度的变化。图１为桥东侧
Ｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｂｒｉｄｇｅｄｕｅｓｔｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｅｗａｓｔｅｓｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ

混凝土连续刚构桥箱梁的温度监测与分析

，
．
ｎＵｉｍ）ａｄ６（ｎｔｃ：
ｌｌ～１６６１￣１测点编号Ｏ２；０６４为
为了减少测量误差和处理数据的方便取１截
，
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第２期
图２１和６截面温度测点布置（单位：）
Ｆｉ・Ｄｉｐｏａｆｔｍｐｒｔｅｍｅｓｒｍｅｔｓｔｎｓｃｉｎｇ２ｓｓｌｏｅｅａｕｒａｕｅｎｐｏｉｅｔｏ１
收稿日期：０５１．１２０ —２０作者简介：王卫锋（９７）男，１６一，博士副教授，要从事桥主梁结构研究．－ａｌｃｆａｇｃｔｅｕｃｎＥｍｉ：ｔｗｎ＠ｓｕ．ｄｗ
变化规律 ¨ ，事实上一年中绝大部分时间箱梁温但度场并不处于最不利状态，据规范并不能处理需根
要考虑温度场的时间历程的情况．大跨度桥梁的施
工周期一般很长，历季节的更替、暑易节温度经寒场的变化对结构的影响很复杂，研究温度场的变化
，
．
模拟，了太阳辐射、风速等边界条件和导热系数、热等计算参数对温度场的影响比并报分析眦提出了相应的建议值．拟计算的温度场与实测温度场吻合得较好根据模拟的温度场进模皂㈣所得的应力和挠度也与实测值相当吻合聪算行结构计从而ＷＶｆ用当地气象局实测的气．，Ｚ］
，，

日照作用下混凝土箱梁竖向温度梯度场研究

日照作用下混凝土箱梁竖向温度梯度场研究周记国;钟新谷;王桂花;薛晓锋【摘要】Choosing the concrete continuous rigid box girder bridge as the research object ,the daily variation of temperature gradient in the concrete continuous box girder bridge under the sunshine temperature load was observed by field survey with the thermal imager .The distribution forms and values of maximum vertical rise and minimum fall temperature gradient load were also analyzed .The temperature gradient load effects in the bridge were numerically simulated and analyzed through ANSYS software ,and the results were compared with the current Chinese specification .The results show that the distribution forms of vertical rise and fall temperature gradient in the bridge under the sunshine temperature load are both curvilinear .There are tem-perature differences in the box girder bottom slab and temperature stresses in the webs and bottom slab of box girder under the sunshine temperature load .In the respects of the distribution forms ,values and effects of temperature gradient load in structure ,there are certain differences between the temperature gradient load of observation and Chinese specification .%文章以混凝土连续刚构箱梁桥为研究对象 ,应用热成像仪实地观测日照温度荷载作用下混凝土箱梁桥中的温度场日变化规律 ,并分析其最大竖向升、降温温度梯度荷载分布形式及大小 ;采用ANSYS软件数值模拟分析温度梯度荷载在结构中产生的效应 ,同时与现行规范进行分析对比.分析结果表明 :日照温度荷载在混凝土箱梁桥中产生的竖向升、降温温度梯度场呈曲线型分布 ,并在箱梁的底板存在温差现象;温度温梯度荷载在混凝土箱梁的腹板、底板中均有应力产生 ;观测分析所得的温度梯度荷载与现行规范规定的温度梯度荷载在结构中的分布形式、数值大小及其在桥梁中产生的效应方面差异较大.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(039)002【总页数】6页(P223-227,243)【关键词】混凝土箱形梁;日照温度荷载;温度场测试;温度梯度;温度效应【作者】周记国;钟新谷;王桂花;薛晓锋【作者单位】白城师范学院土木工程学院,吉林白城 137000;湖南科技大学土木工程学院,湖南湘潭 411201;白城师范学院土木工程学院,吉林白城 137000;长安大学公路学院,陕西西安 710064【正文语种】中文【中图分类】U442由于混凝土材料导热系数较小,使得混凝土结构内部在瞬变的自然环境温度场作用下形成较大的温度梯度荷载。

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。
５４
桥梁检测与加固
２ｌ年第２Ｏ１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４０３；．３０４２路桥华东工程有限公司，上海２１０）０２３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：２１一Ｏ一Ｏ０１４１作者简介：曹明明（９２，，１８一）男助理工程师，０６毕业中国矿业大学土木工程专业，２０年工学学士，０９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
２２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

高纬度地区混凝土箱梁温度梯度分析

度较大。设计时需考虑温度梯度引起的温度效应。
３试验数据与规范值对比
生的弯矩会达到或超过活载产生的弯矩。图２列出了试验箱梁跨中截面温度梯度较大，其它
林汪勇等：１０００ｋＶ变电构架位移风振系数研究
分析试验数据得出不同时间箱梁竖向温度梯度模式。５月份箱梁温度梯度最明显。并将５月份箱梁竖向温度梯
度与规范值对比，可供设计参考。
【关键词】混凝土箱梁；温度梯度；规范值【中图分类号】ＴＵ３７５．１【文献标识码】Ｂ【文章编号】１００１ — ６８６４（２０１３）０４ — ００７４ — ０２
梁底到距梁底２０ｅａ范围内温差１ｒ ℃。７、８、９月箱梁竖向温度梯度分布相似。这３个月箱梁竖向温度分布可看作由三段直线组成的折线分布模式，从梁顶到距梁顶３５ｅａ处为第一段，ｒ从距梁顶
３５ｅｍ处到距梁底３５ｅｍ处为第二段，从距梁底３５ｃｍ处到梁底为第三段。第一段呈现正温差，第二段为温度
较明显。温度梯度分布模式与规范相似。４月份箱梁
顶与距箱梁顶３５ｅａ处温差为５ｒ．８￣Ｃ，５月份为１１ ℃。
距箱梁顶３５ｅａ处与距箱梁顶１ｒ５５ｅａ处温差２— ｒ３ ℃。
距梁顶１５５ｅａ到距梁底２ｒ０ｅａ范围内温度均匀分布。ｒ
７５
１０００ｋＶ变电构架位移风振系数研究

严寒地区混凝土箱梁实测温度梯度分析

严寒地区混凝土箱梁实测温度梯度分析随着城市化进程的加快和交通建设的不断推进，混凝土箱梁在道路、高速公路等交通建设中得到了广泛应用。

然而，在严寒地区，混凝土箱梁的施工和维护面临着很大的挑战。

在高寒地区，低温环境对混凝土的凝固和强度发挥影响，同时混凝土箱梁内部的温度梯度也会对结构的稳定性造成影响。

因此，本文就严寒地区混凝土箱梁实测温度梯度进行分析。

一、混凝土温度梯度的影响因素（一）气温混凝土温度的最显著因素是气温，当气温低于混凝土的凝固温度时，混凝土会变得更加缓慢，凝固和强度发挥缓慢。

在严寒地区，特别是在冬季，气温普遍偏低，会对混凝土箱梁的建造和强度发挥造成影响。

（二）混凝土配合比混凝土配合比对温度梯度也有很大的影响。

过多的水分使混凝土更容易受到环境影响和温度变化的影响，更难以达到设计强度。

混凝土配合比中的水胶比对混凝土品质和强度的影响也很大。

（三）混凝土浇筑时的温度混凝土浇筑时的温度对温度梯度的影响也不能忽略。

如果混凝土浇筑时的温度非常低，后期凝固强度的表现可能更劣。

（四）拌和、振捣、养护等影响混凝土品质的因素也会对混凝土温度梯度产生影响。

二、混凝土箱梁的温度梯度测量方法温度梯度的测量可以采用热儒论方法、数值模拟方法和实测法等三种方法。

（一）热儒论法利用热儒论定律，通过测量不同深度的温度来计算温度梯度。

这种方法适用于温度变化缓慢的情况下。

（二）数值模拟法利用有限元分析软件对温度梯度模拟分析。

该方法能够预测未来温度分布的变化趋势。

（三）实测法实际测量混凝土的温度梯度。

只要在混凝土箱梁表面设立一定数量的测点即可。

三、实测温度梯度分析在实际操作中，混凝土箱梁实测温度梯度是最容易获取且最精确的数据。

因此，在此分析严寒地区混凝土箱梁的实测温度梯度。

实测温度梯度表明混凝土的内部温度变化较大，这与混凝土材料和环境条件有直接关系。

（一）混凝土品质混凝土自身品质对其温度梯度的影响最为显著。

在实测中，我们发现，混凝土内部的温度梯度与混凝土的品质直接相关。

温度梯度模式对钢筋混凝土连续曲线箱梁桥变形的影响

摘要结合实测温度荷载对某实桥进行了变形量的分析计算，时比较了７种温度梯度模式对同钢筋混凝土连续曲线箱梁桥变形的影响。针对浙江地区和与其气候条件相似地区提出了一种简便、与实测结果相符的温度梯度模式。结果显示所建立的有限元模型可以分析温度荷载对钢筋且
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总第２４２期２００７年第５期
ＴｒｎｐｒａｉｎＳｉｎｅ＆Ｔｅｈｏｏｙａｓｏｔｔｃｅｃｏｃｎｌｇ
交通
科
技
ＳｅｉｌＮｏ．２４ｒａ２ＮＯ．ｔ２０７５Ｏｃ．０
据进行分析，具体观测结果如图１示Ｌ。所２
收稿Ｖ期；０７０ —２：ｔ２０－５１
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张明
周江：度梯度模式对钢筋混凝土连续曲线箱梁桥变形的影响温
２００７年第５期
对０号墩墩顶截面翼缘板曲线内外侧变形的影
增大，后趋于平稳增加，晚随着温度下降，午傍纵向位移有下降的趋势，外侧比内侧增加量大；于对横桥向，当梁体受到温度荷载时要向外变形，产生
目
瑚『酆潍
用时间长些。上述温度荷载中日照温差对箱梁的影响因众多随机因素使结构表面、内部形成瞬时的不均匀分布的温度场。所以对曲线箱梁桥的变

混凝土箱梁桥断面竖向温度梯度的测试与分析

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《
１２６
科技研究
２。年７。６月第４期
｝
混凝土箱梁桥断面竖向温度梯度的测试与分析
王勇
（广东省建筑设计研究院，广东广州５０１）００１摘要：着热量的流动，随裂缝会出现和扩展，而抑制热量流动，引起结构的应力重分布。从并此外，对桥梁的温度分布及由此引起的变形规律的正确认识，有助于在施工中修正桥梁的定位偏差。该文介绍测试技术和热电偶在横向坡度４％的混凝土箱梁桥沿桥墩附近及四分之一跨截面的布置情况。当天气晴朗或多云时，修建期间桥面混凝土温度分布曲线不再是直
建筑材料的更新、度增大、跨壁厚相对减少，温度应力可以达到甚至超过由活载弓起的应力，温度｝对混凝土结构的影响已越来越弓起工程界的广泛｝重视。地理位置不同，气候条件不同，混凝土桥梁内部的温度分布和由温度产生的应力也不完全相同，我国的《路桥涵设计通用规范（Ｔ公ＪＧ
速：４ｍｓ东南向；２／，累年瞬间最大风速：７ｍｓ东３／，北向；１近０年平均相对湿度：８７％。２２传感器的选择和测点布置．
Ｄ０２０）中规定的温度竖向梯度模式是否符６－０４》合广州地区的实际情况，且该模式是根据横向坡度不大的Ｔ梁桥提出的，对于横向坡度较大

施工阶段箱形桥混凝土温度梯度研究

第４１卷第５期Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．５２０２０青岛理工大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ施工阶段箱形桥混凝土温度梯度研究胡同旭，张拥军，赵　敏，杨登峰，赵建锋（青岛理工大学土木工程学院，青岛２６６０３３）摘　要：为了研究施工过程中箱形桥混凝土截面温度变化及温度梯度，利用ＡＢＡＱＵＳ软件建立箱梁段（Ａ１，Ａ４，Ａ６）模型．利用现场采集的桥梁洞室内外环境温度作为温度场边界条件，对施工期间箱梁桥的不同截面混凝土温度进行模拟．选定２ｄ进行全天桥梁温度监测，并对比模拟与实测数据．结果表明：当外部温度越高，内外温差越小时，混凝土内部梯度的差异越小，与中国、美国、新西兰相关规范拟合线越偏离，反之接近．研究施工中箱梁桥面板（暂未铺道砟）发现，现有中国规范（ＴＢ１０００２．３—２００５）中有砟混凝土梁桥温度幂指函数指数犪上浮２０％～４０％后更接近施工中的温度梯度变化．关键词：混凝土温度梯度；有限元模型；箱形梁桥截面中图分类号：Ｕ２４文献标志码：Ａ文章编号：１６７３４６０２（２０２０）０５０１１７０９收稿日期：２０１９１２２４基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１７７８３１４）作者简介：胡同旭（１９９１），男，山东德州人．硕士，研究方向为桥梁与隧道工程．Ｅｍａｉｌ：ｈｔｘ１１１７＠１６３．ｃｏｍ．通信作者（犆狅狉狉犲狊狆狅狀犱犻狀犵犪狀狋犺狅狉）：张拥军，男，博士，教授．Ｅｍａｉｌ：ｚｙｊｕｎ＠ｑｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ．犛狋狌犱狔狅狀犮狅狀犮狉犲狋犲狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲犵狉犪犱犻犲狀狋狅犳犫狅狓犫狉犻犱犵犲犱狌狉犻狀犵犮狅狀狊狋狉狌犮狋犻狅狀ＨＵＴｏｎｇｘｕ，ＺＨＡＮＧＹｏｎｇｊｕｎ，ＺＨＡＯＭｉｎ，ＹＡＮＧＤｅｎｇｆｅｎｇ，ＺＨＡＯＪｉａｎｆｅｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６０３３，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔｏｆｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅｄｕｒｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｓｅｃｔｉｏｎ（Ａ１，Ａ４，Ａ６）ｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｕｓｉｎｇＡＢＡＱＵＳｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｕｓｉｎｇｔｈｅｉｎｄｏｏｒａｎｄｏｕｔｄｏｏｒａｍｂｉｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｃｏｌｌｅｃｔｅｄｏｎｓｉｔｅａｓｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄ，ｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｅｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｗｅｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄ．Ｔｗｏｄａｙｓｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄｆｏｒｂｒｉｄｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔｔｈｅｄａｙ，ａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｈｉｇｈｅｒ，ａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｉｓｓｍａｌｌｅｒ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｇｒａｄｉｅｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｉｓｓｍａｌｌｅｒ，ａｎｄｔｈｅｄｅｖｉａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｆｉｔｔｉｎｇｌｉｎｅａｍｏｎｇｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎｅｓｅｎｏｒｍ，Ａｍｅｒｉｃａｎｎｏｒｍ，ＮｅｗＺｅａｌａｎｄｎｏｒｍａｒｅｇｒｅａｔｅｒ．Ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｆｒｏｍｔｈｅｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｂｏｘｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅｓｌａｂ（ｎｏｔｙｅｔｐａｖｅｄｗｉｔｈｂａｌｌａｓｔ）ｔｈａｔｂｙｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔＣｈｉｎｅｓｅｓｔａｎｄａｒｄ（ＴＢ１０００２．３—２００５），ｉｆｂａｌｌａｓｔｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｏｗｅｒｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎｄｅｘ犪ｒｉｓｅｓｂｙ２０％ｔｏ４０％，ｉｔｉｓｃｌｏｓｅｒｔｏｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔｃｈａｎｇｅｓｄｕｒｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｃｏｎｃｒｅｔｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔ；ＦＥｍｏｄｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅ青岛理工大学学报第４１卷图１　箱梁桥Ａ１，Ａ４，Ａ６梁段位置示意图２　箱梁模拟及监测梁段最左侧截面形状犎—箱梁总高度；犺１—箱梁截面翼缘处顶板厚度；犺２—翼缘到腹板的过渡段高度；犺３—腹板的高度；犺４—顶板高度；犺５—底板高度；犅—箱梁全截面宽度；犫１—腹板宽度；犫２—底板宽度钢筋混凝土桥梁截面温度梯度受到许多因素的影响，特别是太阳辐射和气温变化引起的环境热效应影响最为剧烈［１］．目前，工厂中预制加工的桥梁梁段，温度效应是制造过程中不可忽视的因素［２］．在现浇混凝土桥梁施工过程中，由于受环境温度的影响，混凝土在完工前后的内部温度也存在显著差异．因此，为了进行科学施工指导，对桥梁结构混凝土温度梯度的研究尤为重要［３４］．为了对施工过程中箱形桥梁截面混凝土温度进行系统研究，需要对桥梁不同施工阶段下外部自然环境与内部洞室温度进行采集，并采用有限元模拟与现场温度监测手段对桥梁混凝土内部温度分布做准确判断．１　项目概况该研究项目是１座高速铁路预应力钢筋混凝土箱形桥梁，位于河北省张家口市．单个连续梁跨度为３２ｍ，采用现场浇筑挂篮悬臂施工方法．每个悬臂梁两侧各需要浇筑８个梁段［５］，桥梁主梁混凝土强度等级为Ｃ５０，分别于２０１８年４月２８日和６月４日悬臂施工至Ａ４，Ａ６段．整个施工期间桥梁顶部处于无砟状态，混凝土梁段内外温度随自然环境温度变化而变化．选择Ａ１，Ａ４，Ａ６作为施工期间模拟和监测的混凝土梁段，３个梁段位置、每个梁段最左侧截面形状及尺寸见图１、图２及表１．表１　桥梁横截面尺寸ｍｍ梁段犅犎犺１犺２犺３犺４犺５犫１犫２Ａ１１２２００４８３５２５０３８３４２０２４３０７４３７００２５６７Ａ４１２２００３７１２２５０３８３３０７９４３０５７０７００２７３８Ａ６１２２００２９９６２５０３８３２３６３４３０４６４５００２８４５２　温度梯度分布研究２．１　温度梯度方程现今混凝土二维传热问题主要采用傅立叶方程来计算，见公式（１）［６］，以此得到特定环境特征下桥梁横截面垂直轴上的温度演变规律．ρ犮犜＝犓２犜狓２＋２犜狔２（）＋狇狏（１）与式（１）相关的边界条件可以表示为犓犜狓狀狓＋犜狔狀狔（）＋狇＝０（２）狇＝狇ｃ＋狇ｒ＋狇ｓ（３）８１１第５期胡同旭，等：施工阶段箱形桥混凝土温度梯度研究图３　箱梁热量传输环境图５　中国规范（ＴＢ１０００２．３—２００５）中混凝土截面温度定义式中：ρ为材料密度，ｋｇ／ｍ３；犮为混凝土的比热，Ｊ／ｋｇ·℃（）；犜为温度对时间的导数，℃／ｓ；犜为摄氏温度，℃；狓，狔为平面上２个传热方向，ｍ；犓为混凝土的导热系数，Ｗ／（ｍ·℃）；狇狏为每单位体积产生热量的时间速率，Ｗ／ｍ３；狀狓，狀狔分别为单位向量余弦向外矢量；狇为表面和环境之间每单位面积传递的热量的时间速率，Ｗ／ｍ３，其值等于热对流狇ｃ，热辐射狇ｒ，太阳辐射狇ｓ之和（图３）．２．２　温度规范比较新西兰规范（Ｐｒｉｅｓｔｌｅｙ１９７８）［７］和美国规范ＡＡＳＨＴＯＬＲＦＤ（２０１０）［８］是现今针对混凝土温度设计梯度的相关规范，如图４所示．新西兰规范是从顶部的最大梯度温度犜０降至０的五阶曲线，该曲线规定距离混凝土顶板１２００ｍｍ（４７．２１ｎ）深度处的温度为０，由０点向上竖向距离狔以毫米为单位，可计算曲线向上温度值．该规范同时规定普通混凝土顶板的最大梯度温度犜０＝３２℃（公式（４）），犜ｇｒａｄ狔（）为计算点的温度梯度．美国规范ＡＡＳＨＴＯＬＲＦＤ设计梯度采用折线方式，给出了最大温度犜０以及距顶部１００ｍｍ处的温度值犜１，分别为２５．６和６．７℃．犜ｇｒａｄ狔（）＝犜０狔１２００（）５（４）中国规范［９］给出了沿高度与腹板厚度方向的温度变化曲线，如图５所示．有砟桥面板沿垂直方向的温度分布如下：犜狔＝犜０１犲－犪狔（５）式中：犜狔为计算点的温度值；犜０１为梁顶部最大温度梯度值；犜０２为梁腹板截面最大温度梯度值；犪为温度曲线指数；狔为计算点和最外表面竖向或水平向之间的距离．在规范［９］中，沿梁高度方向，犜０１＝２０℃，犪＝５ｍ－１；沿宽度方向，犜０２＝１６℃，犪＝７ｍ－１．３　箱梁混凝土温度梯度分析３．１　混凝土内部温度梯度模拟在现场采集２０１８年４月２８日与６月４日２ｄ的室外与箱梁内部洞室环境温度，作为混凝土两侧截面的边界温度，以模拟箱梁混凝土截面温度梯度．相关的温度数据和ＡＢＡＱＵＳ模型属性的参数定义见表２、表３．９１１青岛理工大学学报第４１卷表２　模型温度数据℃梁段４月２８日６月４日箱梁外部温度箱梁洞室温度箱梁外部温度箱梁洞室温度Ａ１２８１７．６３３２１Ａ４２８２１．２３３２３Ａ６——３３２７表３　模型材料属性强度等级弹性模量／ＭＰａ密度／（ｋｇ·ｍ－３）比热／（Ｊ·（ｋｇ·℃）－１）热传导系数／（Ｗ·（ｍ·℃）－１）泊松比热膨胀系数Ｃ５０３５５００２５００９６０２．９４０．２１×１０－５考虑悬臂施工过程，采用ＡＢＡＱＵＳ软件模拟Ａ１和Ａ４箱梁段在２０１８年４月２８日与６月４日２ｄ截面温度分布，模拟Ａ６箱梁段在２０１８年６月４日１ｄ截面温度分布［１０］．通过对不同网格尺寸的数值模拟，最终确定网格尺寸设置为０．０５ｍ时，可模拟得出较好的单元混凝土内部温度值．为进一步分析截面温度梯度，将每组的温度数据最小值定义为０，得到Ａ１ｔｏｐ（顶板），Ａ４ｂｏｔ（底板），Ａ４ｗｅｂ（腹板）和Ａ６ｗｅｂ（腹板）模拟的相对温度梯度（图６）．其中，Ａ１与Ａ４梁段分别以顶板与洞内底板的上表面往下沿深度方向（图２中２２截面）为纵坐标（图６（ａ）（ｂ）），Ａ４与Ａ６梁段分别取左、右腹板沿混凝土深度方向（图２中１１截面）为横坐标（图６（ｃ）（ｄ）），得各个梁段不同时间下的混凝土内部温度梯度分布．０２１第５期胡同旭，等：施工阶段箱形桥混凝土温度梯度研究由图６可以看出，顶板和底板的温度梯度近似于幂指数函数，而腹板更接近二次多项式．因此，腹板可以根据０位置计算左右２个部分．根据４月２８日和６月４日的数值模拟结果，顶部、底部和腹板的拟合均以公式（５）计算幂指数犪，见表４．表４　每个梁截面的每个模拟截面的指数犪箱梁段日期顶板底板腹板左右Ａ１４月２８日５．９７６．３９６．３７７．６６６月４日８．３８６．２２８．２５７．４３Ａ４４月２８日５．６５７．３５７．２６９．９６６月４日７．３１７．１５７．４７８．７５Ａ６６月４日８．９１１０．６４９．４６１１．２１３．２　混凝土内部温度实测分析为了验证数值研究的正确性，施工期间在箱梁Ａ１，Ａ４和Ａ６上安装了３６个温度计［１１］（图７）．由图７可以看到，Ａ１和Ａ４主要测试顶板和底板混凝土温度，而Ａ６则主要测试腹板上的温度，由于箱梁腹板尺寸沿悬臂长度从７００ｍｍ缩小为５００ｍｍ，因此腹板处的３个水平温度计在不同横截面内均等距排列．图７　Ａ１，Ａ４，Ａ６梁段温度计埋设位置现场于４月２８日、６月４日进行全天温度监测（从早上８点到下午５点，每２ｈ监测１次）．根据施工现场进度情况，Ａ１，Ａ４梁段获得２ｄ数据，Ａ６获得１ｄ数据．其中，沿腹板深度方向（图２中斜截面３３）的温度数据见图８．由２ｄ数据可以确定温度梯度值并与上文３种规范中给出的梯度值进行比较（图９）．从图９中可以看出，倾斜截面的深度越大，测量值和标准曲线拟合越好．考虑到横截面上温度计的数量和深度，Ａ１部分的顶板和底板的值最接近各国规范中的温度梯度曲线．选择１～５号温度计和Ａ１顶板上、下表面温度值来计算混凝土温度梯度的分布．将混凝土内部测得最低温度数据定义为０，可以计算不同部分中其他温度计的相对温度梯度．图１０显示了沿深度的不同２ｄ测量温度梯度．通过在１ｄ的不同时间拟合温度梯度深度数据，获得２ｄ内公式（５）的幂指数（图１１）．由实测数据拟合得到：平均混凝土内部温度梯度差值为８．７２，６．９４℃，与数值模拟的误差为１９．４％，２０．６％；平均幂指数犪分别为４．４１，７．３４，与数值模拟的误差为－２６．１％，１２．４％，与中国规范偏差－１１．８％，４６．８％．选择２１～２５号温度计来计算Ａ４底板混凝土温度的分布．图１２显示了沿深度测量的２ｄ温度梯度，图１３显示了拟合的幂指数与规范对比．因为Ａ４底板下部外部环境温度无法测得，所以只有３组内部温度计测量数据．将底板最上层温度计测得温度设置为０，可得到其他部分的相对温度梯度，图１２的梁高度取犺５－０．０７×２（Ａ４底部厚度减去温度计两侧到混凝土边缘的厚度）．按上述方法，２ｄ实测数据拟合得到：混凝土内部温度梯度平均差值为５．０６，３．０３℃，与数值模拟的误差为－１５．６％，－３９．４％；平均幂指数犪分别为４．１７，６．０２，与数值模拟的误差为－７６．２％，１８．７％，与中国规范偏差－１６．６％，２０．４％．１２１青岛理工大学学报第４１卷１２２第５期胡同旭，等：施工阶段箱形桥混凝土温度梯度研究选择１７～１９号和３２～３４号温度计，在６月４日计算桥梁两侧Ａ４和Ａ６腹板混凝土温度的分布．由于温度计在腹板混凝土中获得最小值的位置不确定，所以将每组内部温度计的最小值设置为０，研究其他温度（包括内部和外部环境温度）的相对温度梯度深度关系（温度梯度）（图１４）．根据测量的温度梯度结果３２１青岛理工大学学报第４１卷并考虑Ａ６腹板的厚度缩减（５００ｍｍ），Ａ４腹板定义一个幂指函数，Ａ６腹板定义２个幂指函数．幂指数犪计算结果及规范对比分别如图１５，１６所示．４２１第５期胡同旭，等：施工阶段箱形桥混凝土温度梯度研究从以上可以看出，混凝土内部温度梯度的变化率随外界气温的变化而波动．对于顶板，早晨温度变化率较大，而底部板块在下午达到最大变化率．采用２个幂指函数拟合时，腹板的温度变化率从早到晚减少．在不同季节的２ｄ中，由于季节性温度的升高，底板和采用１个函数拟合得到的腹板混凝土的温度变化率发生逆转．通过对比模拟数据与规范取值（图中的黑色虚线），可以看出实测数据拟合的幂指数在规范值上下波动．本研究对施工期间桥面板（暂未铺道砟）温度梯度进行研究，结果显示在较高环境温度条件下（夏季），中国规范中（针对有砟情况）的温度梯度公式幂指数犪浮动２０％～４０％后更接近箱型梁桥施工中实际的混凝土截面温度梯度变化．４　结论为研究施工期间桥梁不同梁段、不同截面上的温度梯度，通过ＡＢＡＱＵＳ软件模拟与现场实测的方法，得到箱梁混凝土内部温度梯度，并进行数据的对比分析，得到结论如下：１）通过现场预埋温度计实测，获得顶部，腹板和底板的测量温度值，与三国的规范函数进行对比．显示外部温度越高，混凝土内部温差越小，与规范拟合线越偏离．２）在较高环境温度条件下（夏季），施工现场桥梁顶板暂未铺道砟时，中国规范中针对有砟桥梁混凝土温度公式中指数犪上浮２０％～４０％后更接近施工现场实际的温度梯度变化；当腹板较薄时，腹板温度梯度可以采用２个幂指数函数能更准确地表示．参考文献（犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊）：［１］　ＡＲＯＣＫＩＡＳＡＭＹＭ，ＲＥＤＤＹＤＶ，ＳＩＶＡＫＵＭＡＲＭ，ｅｔａｌ．Ｆａｔｉｇｕｅｌｏａｄｉｎｇａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｓｉｎｇｌｅｃｅｌｌｓｅｇｍｅｎｔａｌｂｏｘｂｒｉｄｇｅｓ［Ｊ］．ＰｒａｃｔｉｃｅＰｅｒｉｏｄｉｃａｌｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＤｅｓｉｇｎａｎｄＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，２００８，１３（３）：１１８１２７．［２］　高大峰，董旭，陈凯旋，等．预应力混凝土连续箱梁桥温度效应研究［Ｊ］．公路工程，２０１６，４１（２）：８０８３．ＧＡＯＤａｆｅｎｇ，ＤＯＮＧＸｕ，ＣＨＥＮＫａｉｘｕａｎ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｆｆｅｃｔｓｆｏｒｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｂｏｘｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅｓ［Ｊ］．ＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，４１（２）：８０８３．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［３］　徐亚飞，冯明林，周建庭，等．不同温度场改良条件下箱体结构温度效应仿真分析［Ｊ］．中外公路，２０１５，３５（６）：８５８９．ＸＵＹａｆｅｉ，ＦＥＮＧＭｉｎｇｌｉｎ，ＺＨＯＵＪｉａｎｔｉｎｇ，ｅｔａｌ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｆｆｅｃｔｏｆｂｏｘｓｔｒｕｃｔｕｒｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ＆ＦｏｒｅｉｇｎＨｉｇｈｗａｙ，２０１５，３５（６）：８５８９．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［４］　秦煜．混凝土连续箱梁桥温度效应分析［Ｄ］．西安：长安大学，２００９．ＱＩＮＹｕ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｎｅｒｅｔｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｂｏｘｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅ［Ｄ］．Ｘｉ′ａｎ：Ｃｈａｎｇ′ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００９．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［５］　马杭州．基于ＭＩＤＡＳＡＮＳＹＳ的曲线梁桥转体施工虚拟仿真及ＢＩＭ技术应用研究［Ｄ］．青岛：青岛理工大学，２０１８．ＭＡＨａｎｇｚｈｏｕ．ＶｉｒｔｕａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｃｕｒｖｅｄｂｅａｍｂｒｉｄｇｅｔｕｒｎｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＭＩＤＡＳＡＮＳＹＳａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＢＩＭｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｄ］．Ｑｉｎｇｄａｏ：ＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１８．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［６］　ＨＥＤＥＧＡＡＲＤＢＤ，ＦＲＥＮＣＨＣＥＷ，ＳＨＩＥＬＤＣＫ．ＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｍａｌｇｒａｄｉｅｎｔｅｆｆｅｃｔｓｉｎｔｈｅＩ３５ＷＳｔ．ａｎｔｈｏｎｙｆａｌｌｓｂｒｉｄｇｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｒｉｄｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１３，１８（９）：８９０９００．［７］　ＰＲＩＥＳＴＬＥＹＭＪＮ．Ｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｂｒｉｄｇｅｓｆｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔｓ［Ｊ］．ＡＣＩＪｏｕｒｎａｌ，１９７８，７５（５）：２０９２１７．［８］　ＡＡＳＨＴＯ．ＡＡＳＨＴＯＬＲＦＤｂｒｉｄｇｅｄｅｓｉｇｎｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｓ］．４ｔｈｅｄ．ＷａｓｈｉｎｇｔｏｎＤＣ，２０１０．［９］　ＴＢ１０００２．３—２００５，铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范［Ｓ］．ＴＢ１０００２．３—２００５，Ｃｏｄｅｆｏｒｄｅｓｉｇｎｏｎｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄａｎｄｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｒａｉｌｗａｙｂｒｉｄｇｅａｎｄｃｕｌｖｅｒｔ［Ｓ］．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１０］　颜昌清，阳先全．混凝土薄壁箱梁横向温度应力分析［Ｊ］．桥梁建设，２００９（３）：２５２８．ＹＡＮＣｈａｎｇｑｉｎｇ，ＹＡＮＧＸｉａｎｑｕａｎ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｅｓｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｔｈｉｎｗａｌｌｂｏｘｇｉｒｄｅｒ［Ｊ］．ＢｒｉｄｇｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，２００９（３）：２５２８．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１１］　刘逸平，李英华，汤立群，等．基于长期温度监测的华南地区混凝土连续刚构桥梁温度变化规律研究［Ｊ］．公路，２０１３（２）：１１８１２２．ＬＩＵＹｉｐｉｎｇ，ＬＩＹｉｎｇｈｕａ，ＴＡＮＧＬｉｑｕｎ，ｅｔａｌ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆａｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｎｔｉｎｏｕｓｒｉｇｉｄｆｒａｍｅｂｒｉｄｇｅｉｎＳｏｕｔｈＣｈｉｎａｂａｅｓｄｏｎｌｏｎｇｔｅｒｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ［Ｊ］．Ｈｉｇｈｗａｙ，２０１３（２）：１１８１２２．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）（责任编辑　张晓靖）５２１。

混凝土箱形梁桥的温度梯度分析

混凝土箱形梁桥的温度梯度分析摘要：最新修订的《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）对之前的规范内容（JTG 021-89）给予了适当修订，其中，有关温度梯度内容的规定发生了较大变化；在JTG D60-2015当中的温度梯度曲线，实为基于美国AASHTO规范，结合我国实际并进行适当修改所得。

从AASHTO的相关规定可知，依据既往经验，多室钢箱梁与开口截面可以不讲温度梯度的影响、作用考虑在内。

本文就混凝土箱形梁桥的温度梯度作一探讨与分析。

关键词：混凝土箱形梁桥；温度梯度；《公路桥涵设计通用规范》随着我国基础设施建设项目的持续稳定增长，桥梁建筑也得到了迅猛发展，箱型截面梁桥以其良好的截面受力特点，在桥梁建筑发挥着重要作用。

然而在自然环境中的混凝土箱型梁桥不断发生因为温度应力而导致的裂损事故，引起了工程界对混凝土桥梁结构温度分布情况和温度应力的广泛关注和重视。

本文探讨与分析了混凝土箱形梁桥的温度梯度。

1.混凝土箱梁结构温度作用类型混凝土结构会产生随时间变化的温度场是因为受到自然环境中太阳辐射、大气温度骤然降低或升高的影响，从而带来结构复杂的热量交换，引起混凝土箱梁内外各点热量的不平衡。

尽管影响混凝土结构的温度场是复杂的，但是根据影响温度作用的复杂程度，将其分为三种不同类型。

第一种情况是最简单的年温温度变化情况，这种情况下的温度作用对混凝土结构产生长期的影响，结构产生的温度分布情况是均匀分布的，并且结构会发生影响较大的位移变化。

对于年温温度变化作用的大小，我国桥梁设计规范已经给出了相关数据。

第二种是温度作用较复杂的情况，是由强冷空气引起的大气温度短时变化，这种情况产生了较均匀的温度分布，能引起结构较大的温度应力。

强冷空气引起的温度作用使得结构整体都受到其影响。

第三种情况是指结构受到最复杂的温度作用，这种温度作用的主要影响因素是太阳辐射强度，其次还有大气温度和风速，发生在受日照温度影响的混凝土结构中，与上面两种情况不同，这种情况下的温度作用特点是会改变结构局部的温度大小，当混凝土结构某些部位不受日照作用影响时，温度大小的改变并不明显，因此太阳辐射作用会引起混凝土结构的温度分布不均，造成结构局部温度应力过大，使得结构发生破坏。

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）。

混凝土曲线箱梁桥温度效应分析

混凝土曲线箱梁桥温度效应分析p引言近年来随着高等级公路的修建和城市立交桥的建设需要,曲线箱梁桥在我国已被广泛采用,国内外对曲线箱梁桥的各种工程问题也越来越关注。

温度荷载的作用是造成曲线箱梁桥工程问题的主要原因之一[1,3,4,6]。

目前,计算温度荷载对曲线箱梁桥的影响主要是利用有限元的方法。

本文根据已有文献得出的在温度均匀升降的情况下温度载对曲线箱梁桥的影响,推导了单跨曲线箱梁在径向受到约束时受温度荷载作用产生的支反力及内力计算公式,进行实例计算,得出温度荷载产生的内力,通过对所得内力进行分析,提出工程设计与施工中需要注意的一些问题。

1单跨曲线梁桥温度荷载作用下的内力计算公式推导当桥梁整体均匀温度变化时,由于桥梁各纤维束属于自由变形,桥梁只在轴向以及径向发生位移,而且变形后横截面仍为一平截面,可知温度均匀变化引起的是桥梁平面内的变形和受力,温度应力引起的只是曲线梁弧段的伸长或缩短,圆心角不变,半径变化[2]。

1.1基本假定曲线梁按结构力学方法作为单纯扭转理论分析的基本假定为:1) 横截面各项尺寸与纵向梁长相比很小,可以将实际结构视为集中在梁轴线上的曲线形弹性杆件;2) 曲线梁变形后横截面的周边形状保持不变,不考虑畸变;3) 曲线梁的横截面变形后仍保持为平面,不考虑翘曲变形,即平截面假定;4) 曲线梁横截面的剪切中心和形心相重合;1.2温度荷载作用下曲线梁的变形如图1所示的单跨曲线梁桥,初始状态参数为半径r0,圆心角φ0,EIzz已知,材料热膨胀系数为α。

该桥梁结构在竖向属于超静定结构,而在平面内为静定结构,温度整体变化不会引起桥梁内力。

当桥梁整体升温Δt时,曲线梁将变为图1中所示的虚线部分。

由于此时为平面内变形,圆心角不变,半径变化,φ=φ0,r0→r,各系数之间的关系为:r=r0(1+ε),ε=αΔt(1)由图中所示可以求得梁端B的径向位移δR和轴向位移δN,他们的表达式为:(2)1.3平面内径向受到约束的单跨曲线梁的计算图1所示的桥梁在平面内为静定结构,曲线梁不受内力作用,但在实际工程中,由于为了限制桥梁的变形以及便于各种结构(变形缝等)的设置,曲线梁在径向时受到约束的。

严寒地区箱梁温度梯度模式研究及分析

及分布如图１所示。
图１截面测点位置（单位：ｅｍ）
３有限元分析比较
法得到精确地求解，而通过有限元分析的方法可以利用已求得的边界条件及任意形状的不规则网格来
混凝土箱梁的温度场问题，不能通过解析的方
２０１７年
第９期
房永祥等：严寒地区箱梁温度梯度模式研究及分析
求解。
通过对该桥６个月的现场实测和记录，获得了
２１２。
大量详实的温度数据，本文选取日照温度最高的一
天，即２０１４年９月２０日这一天的温度数据进行箱梁温度梯度的最不利温度场计算分析。
外约束作用下产生温度应力，而这种温度作用正是混凝土连续刚构桥出现裂缝和支座损坏的重要原因
之一 ¨。
６月份开始，２０１４年１２月份结束。主桥为分为左右两幅的三跨预应力混凝土连续刚构箱梁桥。内蒙古鄂尔多斯地区昼夜温差大，年平均气温
在诸多的影响因素中，日照强度占的比重最大ｊ。
中国幅员辽阔，地域差异极大，所以确定出符合严寒地区的温度梯度模式显得尤为重要。
１工程背景
温度传感器的布置以使温度场的拟合误差最小
为原则，分别在底板和顶板布置五个测点，在直腹板和斜腹板上布置３个温度测点，在箱梁的内部和外

大跨度混凝土箱梁桥温度效应分析

大跨度混凝土箱梁桥温度效应分析摘要：置于自然环境中的混凝土桥梁，会受到温度作用的影响。

在各种温度效应中，以日照温度效应对大跨度桥梁结构的影响最为重大，特别是对于处在长悬臂施工阶段的大跨度混凝土箱梁。

由于受到日照温度场的作用，随着施工阶段的进行，桥梁结构的线形、内力和截面应力都会发生变化。

本文结合现场温度场试验，通过建立有限元模型，针对大跨度混凝土连续刚构桥进行了施工阶段的日照温度效应分析。

理论计算结果与实测结果较为吻合，结果显示，在长悬臂施工阶段，日照温度作用对结构挠度和应力的影响很大，必须考虑温度效应对结构的不利影响。

关键词：温度效应；悬臂施工；日照；混凝土箱梁0 引言置于自然环境中的混凝土桥梁，经受各种自然环境变化的影响，其表面与内部各点的温度随时随刻都在发生变化。

就混凝土结构来说，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。

日照温度变化主要是太阳辐射作用而致，其次是气温变化影响，还有风速的影响。

近几十年来国内外的混凝土工程结构的实践工作表明，短时急剧变化的太阳辐射引起的的结构物的温度变化，可以产生相当大的温度效应。

对于尚处在施工阶段的桥梁，由日照引起的温度作用对大跨度混凝土桥梁结构的挠度和应力的影响是不可忽视的。

1 混凝土箱梁桥温度场与温度效应的分析理论1.1 混凝土结构的日照温度效应置于自然环境中的混凝土结构，经受各种自然环境条件变化的影响，其表面与内部个点温度随时都在变化。

它与所处地理位置、太阳辐射条件、结构物的方位、朝向以及所处季节、太阳辐射强度、气温变化、云、雾、雨、雪等天气状况有关。

由于在桥梁的施工阶段，对施工控制最为重要的是由日照温度作用所引起的桥梁标高和受力的变化，而年温变化作用和骤然降温作用对施工质量控制的影响均比较小，可以忽略。

因此本文主要研究日照温度变化的影响。

1.2 日照温度变化影响特点日照温度效应包括两个方面：一是对桥梁结构线形的影响；二是对桥梁结构内力的影响。

混凝土铺装箱梁桥的合理温度梯度

２５ｃｍ和２０ｃｍ。
① 从大跨度连续结构施工控制的需要出发，对箱梁桥
施工期间的温度场分布进行监测，得到了一些裸梁状态下箱梁温度场的分布数据，如广州观音沙大桥、
铺装的隔热作用，在折线范围内对该温度线性折减为
依托，根据其混凝土铺装前后的箱梁温度场观测结果，
分析混凝土铺装对箱梁温度场的影响，并提出了混凝
土铺装箱梁桥温度梯度的修正模型，以供同地区类似
工程参考。
同一温度取值，对沥青铺装则根据其厚度分别取值。
作用对现行规范的温度梯度取值作适当折减。对混凝土梁桥温度场的研究主要可分为两大类：
部分组成，箱梁均采用单箱单室等截面，梁高１．６５ｍ。既有部分顶板、底板宽分别为１１．８９８ｍ和６．３９８ｍ，厚度分别为２５ｃｍ和１８ｃｍ。扩建宽度８．３６５Ｉｎ，扩建部分箱梁底板宽４．６１５ｍ，顶板、底板的厚度分别为
选择先后施工的２个跨中截面（Ａ、Ｂ截面）和１
４
铁
道
建
筑
部两道折线分界点以距梁体顶面２０ｃｍ为宜。
２）梁体实测最大正温差约为２０℃ ，考虑到监测期有限，实际最高温差仍可能大于该值，按包络设计的原则，最大正温差按规范取值也是合理的，但应考虑桥面