箱梁温度应力研究.pdf

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1、2011年第4期、ldingMa硼5·33·第37卷总第162期hunBuil2011年8月箱梁温度应力研究陈志远(中铁十八局集团有限公司)摘要：本文通过混凝土内部热传导机理研究，对箱则在时间内，由六面体由于温度升高所吸收的热量为：梁的温度应力计算进行了理论研究，为箱梁温度应力的有ep嚣dTdxdydz限元计算提供理论依据。关键词：箱梁；温度场；温度应力式中，c为比热，kj／(kg·oC)；t为时间，h；13为密度，ks／3m中图分类号：TU20文献标识码：B。文章编号：1672—4011(2011)04—0033—01由热量的平衡，温度升高

2、所吸收的热量必须等于从外面流入的净热量，即：1温度对预应力混凝土连续箱梁的影响cxadz=A(++)对于预应力混凝土连续箱梁，由于热传导性能较差，热传导方程建立了物体的温度与时间、空间的关系，但周围环境气温的变化及阳光辐射等作用，即使其表面温度满足热传导方程的解有无限多，为了确定需要的温度场，还急剧变化，内部温度的变化存在明显的滞后，导致每层混必须知道初始条件和边界条件，箱梁桥的初始条件应为多年凝土所得到的或扩散的热量有较大的差异，形成非线性分当地气温平均温度，由于桥是空气与固体接触，因此边界条布的温度状态(即温度梯度)，而在混凝土内部产生温

3、度变件应为第三类边界条件，即：形。当变形被结构的内外约束阻碍，就会产生相当大的温度应力。}昆凝土结构内部的温度场是确定：盈度荷载的关键。卢=(T—T)一A=o对于工程上提出的问题，用函数求解几乎是不可能的，我式中，T为气温，oC；p为表面放热系数，kj／(m·h·)；们主要利用有限元方法计算混凝土箱梁的温度场和温度应n为表面外法线方向。力。若表面是绝热的，则有：OT2温度应力有限元计算原理_：0将桥体用有限元进行离散，取每个单元的温度模式为：在均匀的各向同性的固体中，取～无艰小的六面体dx．dydz(见图1)进行研究。T=∑N。Ti式中，m为

4、单元节点数；N为单元形函数；T为单元节点温度。温度场求出后，再用初应变方法，考虑温度荷载影响，按有限元隐式解法求温度徐变应力场。其基本方程为：[K]{△6}={△P}+{△P：}式中，[K]为刚度矩阵；{△8}为结点位移增量向量；{AP}为温度引起的荷载增量。应力增量△叮由下式图1温度应力有限元计算示意图计算：{&cr}=[D]([B]{△8})在单位时间内从左界面dydz流入的热量为qxdydz，经式中，[D]为弹性矩阵；[B]为几何矩阵；{△}右界面流出的热量为qx+dxdydz，流人的净热量为(q]【一q)【为温度应变增量。+dx)dy

5、dz。从固体的热传导中，可知热流量q(单位时间内温度变化对混凝土的影响主要有：引起结构内力的变通过单位面积的热量)与温度梯度成正比，但流量方向与温化，导致混凝土裂缝；对结构的应力状态引起应力重分布，度梯度方向相反，即：不能按照设计时确定的应力状态发展。温度变化引起的应．pqx一A力甚至超过其它荷载应力，尤其是在结构温度急剧变化时，将产生很大的拉应力，而混凝土为脆性材料，其抗拉强度A为导热系数，kj／(m·h·℃)。热流量qx是x的函数，将热非常低，常因温度应力导致混凝土结构受拉而破坏。流量展成泰勒基数并只取前两项，得：∞，．矿3结语qx．dI

6、qx一A～于是，沿x方向流人的净热量为：文章通过对混凝土温度有限元机理的研究，对以后箱梁混凝土的有限元计算和温控措施的提出提供了理论依据。(qI-qI+dI)d-dy=A=dxdydz[ID：6735]同理，沿Y方向和z方向流入的净热量分别为：参考文献：Axdydz和xdydz[1]王铁梦．建筑物裂缝控制[M]．上海：上海科学技术出版社