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UDC______________________________ 编号______________________________

硕士学位论文
自然环境下混凝土箱梁桥温度分布及温度应
力研究

学位申请人: 褚强
学科专业: 桥梁与隧道工程
指导教师: 程海根副教授

答辩日期:
华东交通大学
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届硕士学位论文2

自然环境下箱梁桥温度场及应力分布研究

土木建筑学院

褚强
独创性声明
本人郑重声明:所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究
工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方
外,论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果,也不包含为获得华
东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作
的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢
意。

本人签名_______________日期____________

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保密的论文在解密后遵守此规定,本论文无保密内容。

本人签名____________导师签名__________日期__________
摘要
自然环境下混凝土箱梁桥温度分布及温度应力研究
摘要
20 世纪以来,随着桥梁技术以及先进设备的相继出现,混凝土箱梁已广泛运用于
桥梁结构,已经成为公路、铁路桥梁常用类型之一。箱形截面有许多优点:截面抗扭刚
度大,结构在施工与使用过程中都具有良好的稳定性;顶板和底板都具有较大的混凝土
面积,能有效的抵抗正负弯矩,并满足配筋要求;适应现代化施工方法的要求,如悬臂
施工法、顶推法等都要求截面具有较厚的底板。这些优点奠定了箱梁在桥梁界不可动摇
的地位,但与此同时,随着大量混凝土箱梁桥的不断涌现,也暴露出一些问题。而在混
凝土开裂问题中,温度引起的裂缝问题已引起了工程界的极大关注。
德国 Jagst 厚腹板箱梁桥在运营第五年发生了严重的裂缝,经过估算,由于温度作
用产生的拉应力约为 ;美国学者对 Champigny 箱型桥梁支座反力做了有关测试,
测试显示每日变化幅度高达 26%,由于这一温度引起的下翼缘最大拉应力就可达到
。而国内对九江长江大桥、湖光大桥等箱梁桥进行的测试也反映出温度应力对
于混凝土箱梁桥的影响巨大。
由于桥梁长期置于外界环境下,必然受到外界自然环境的影响。自然气候产生的
温度荷载,包括日照温度荷载、年温度荷载及骤然降温温度荷载,其中以日照温度变化
最为复杂,既有太阳辐射引起的局部性,又有混凝土传热带来的不均匀性,施工或使用
中温度变化时,必然使箱梁内部温度分布不均匀而产生较大的温度梯度,由于各部分温
度不同必然需要产生变形,但却被内外部结构约束所阻止,随之而来的便是产生不可忽
视的温度应力,给桥梁的受力和线形都带来影响。经过许多专家的研究发现,影响此温
度应的因素主要包括太阳辐射,环境温度及风速等。
尽管公路、铁路等混凝土设计规范对于温度场的取值都给了相应的计算公式或图
表,但在实际设计过程中,很多设计人员反映采用规范温度模式时计算较难通过,给设
计带来较多的实际问题。针对上述情况,很多设计人员往往不按规范取温度值,而是根
据经验来取值,带有一定的随机性,缺乏实测数据。因此,随着如 Ansys,Midas 等专
业设计软件的完善,我们有必要对箱梁桥温度场及温度应力进行更加深入的研究。
本文以典型的单箱单室混凝土连续梁桥为例,对造成裂缝主要原因之一的温度应力
进行研究,采用 ansys 有限元软件对实际桥梁进行建模计算,得到沿梁高的温度梯度分
布将其与规范进行比较,提出较为实用的建议。
关键词:自然环境、连续梁桥、单箱单室、温度场、ANSYS
I
Abstract
The analysis of the thermal stress and temperature inside
of concrete box beam plex natural backgrounds
ABSTRACT
Since the 20th century, w