温度荷载 梁截面温度设置

midas Civil 技术资料

----温度荷载-梁截面温度设置

目录

midas Civil 技术资料

1 ----温度荷载-梁截面温度设置 1 1概述

2 2梁截面温度设置 2 3梁截面温度设置举例

3 3.1预应力混凝土箱梁温度梯度输入（一般截面） 3 3.2预应力混凝土箱梁温度梯度输入（PSC/组合截面） 5 3.2联合截面-梁截面温度设置 6 4梁截面温度计算结果对比 7 5总结 10 参考文献

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北京迈达斯技术有限公司 桥梁部

2013/04/22

1概述

midas Civil模拟截面内部温度变化而引起的效应有两种方式：温度梯度和梁截面温度。可沿截面高度和宽度方向分段输入温度。

温度梯度适用：

1、截面温度呈线性变化；

2、截面材料特性（弹性模量、热膨胀系数）无变化，即单一材料。

梁截面温度适用：

1、截面温度呈非线性变化，如图1-1所示的钢混叠合梁、预应力混凝土箱型梁等。

2、截面内材料特性（弹性模量、热膨胀系数）发生变化，如组合截面。

a)实际的温度分布b)简化的温度分布

图1-1 温度分布示意图

2梁截面温度设置

执行命令：荷载>温度荷载>梁截面温度。如图2-1。定义梁截面温度梯度荷载工况，因其在成桥阶段考虑，故，荷载组可不设置。

在“截面类型”中，可以选择“一般截面”或“PSC/组合”：

1）选择“一般截面”，需自定义输入B值和H值以及相应的温度数据，根据B值或H 值变化，可分割多个温度点输入，如图2-1 a、b。定义沿截面宽度方向的温度时，B值相当于定义沿高度方向变化时的H值，H值相当于定义沿高度方向的B值。两者定义方式类似，故本文只介绍沿截面高度方向的梁截面温度设置。

2）选择“PSC/组合”后，选择“截面”，程序将自动考虑截面宽度B值，也可自定义输入B值，如图2-1c、d。温度变化点的位置H1、H2和对应温度值T1、T2，需根据设计情况进行输入。

a)一般截面（高度）b)一般截面（宽度）c)PSC/组合截面（自动）d)PSC/组合截面（手动）

图2-1 梁截面温度定义

关于“一般截面”和“PSC/组合”适用范围，详见本文5.2所述。

“梁截面温度”可定义沿梁高或梁宽方向的温度变化，可用多段（最多5段）线性温度输入，每段需输入的参数包括B、H1、T1、H2、T2（如图2-1），每输入一段后点击“添加”，再继续输入下一段，完成后选择适用单元，点击“适用”，完成设置。

3梁截面温度设置举例

3.1预应力混凝土箱梁温度梯度输入（一般截面）

某预应力钢筋混凝土截面图3-1所示，桥面铺装为100mm沥青混凝土铺装层。根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）4.3.10规定：

计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时，可采用图3-2所示的竖向温度梯度曲线，其桥面板表面的最高温度T1规定见表3-1。对混凝土结构，当梁高H小于400mm时，图中A=H-100（mm）；梁高H等于或大于400mm时，A=300mm。对带混凝土桥面板的钢结构，A=300mm，图3-2中的t为混凝土桥面板的厚度(mm)。混凝土上部结构和带混凝土桥面板的钢结构的竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。

图3-1 截面尺寸和温度梯度（单位：cm，℃）图3-2竖向梯度温度（单位：mm）

表3-1竖向日照正温差计算的温度基数

本例采用100mm沥青混凝土铺装层。因此，温度升温时，此例中T1=14，T2=5.5；温度降温时，此例中T1=-7，T2=-2.75。

用“一般截面”类型定义非线性温度梯度，以箱梁顶面为基准，本例的温度梯度数据定义为4段折线如下：

升温输入（如图3-2）：

1）B=2.4，H1=0，H2=0.1，T1=14，T2=5.5

2）B=2.4，H1=0.1，H2=0.16，T1=5.5，T2=4.4

3）B=0.8，H1=0.16，H2=0.25，T1=4.4，T2=2.75

4）B=0.2，H1=0.25，H2=0.4，T1=2.75，T2=0

降温输入（如图3-3）：

1）B=2.4，H1=0，H2=0.1，T1=-7，T2=-2.75

2）B=2.4，H1=0.1，H2=0.16，T1=-2.75，T2=-2.2

3）B=0.8，H1=0.16，H2=0.25，T1=-2.2，T2=-1.375

4）B=0.2，H1=0.25，H2=0.4，T1=-1.375，T2=0

图3-2截面升温图3-3截面降温

3.2预应力混凝土箱梁温度梯度输入（PSC/组合截面）

上例的截面为“设计截面”类型，所以也可用“PSC/组合”类型定义其梁截面温度。此时，温度荷载实际作用宽度B可以自动取值（选择“截面”），但是温度变化点的参考位置和对应温度值还必须手工输入。在两个温度变化点之间，程序将截面沿高度自动将按0.1m的高度分割后，自动输入内插的温度值。所以，此处仅输入两组数据即可（上例输入四组数据是因为B点变化）。

本例的温度梯度数据定义为2段折线如下：

升温输入（如图3-4）：

1）B=“截面”，H1=0，H2=0.1，T1=14，T2=5.5

2）B=“截面”，H1=0.1，H2=0.4，T1=5.5，T2=0

升温输入（如图3-5）：

1）B=“截面”，H1=0，H2=0.1，T1=-7，T2=-2.75

2）B=“截面”，H1=0.1，H2=0.4，T1=-2.75，T2=0

图3-4截面升温图3-5截面降温

图3-6和图3-7为选用“一般截面”与“PSC/组合”后的结果比较。该模型为简支梁，24个单元，采用图3-1所示截面。在定义梁截面温度时，1to12单元选用“一般截面”类型，13to24选用“PSC/组合”类型。分别查看梁截面升温工况和降温工况下的应力图，如图3-6和图3-7，两者结果一致。

图3-6升温采用两种不同截面类型定义时结果应力比较（MPa）

图3-6降温采用两种不同截面类型定义时结果应力比较（MPa）

3.2联合截面-梁截面温度设置

使用梁截面温度梯度功能定义组合截面的温度梯度，并通过用户定义材料特性的方法，定义不同作用区域的材料特性。