混凝土薄壁高墩日照温度分布研究.pdf
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1、2 0 1 4年 第 5期 ( 总第 2 9 5期 ) 混 凝 土 Nu mb e r 5 i n 2 0 1 4 ( T o t a l N o 2 9 5) Co n c r e t e 理论研究 THE0RETI CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 4 0 5 0 1 0 混凝土薄壁高墩 日照温度分布研究 李浩 ,王欢 ,王选仓 ( 1 西藏民族学院 信息工程学院,陕西 咸阳 7 1 2 0 8 2 ;2 长安大学 公路学院,陕西 西安 7 1 0 0 6 4 ) 摘要 : 为了减少 日照影响对混
2、凝土薄壁高墩的影响 , 通过对薄壁墩 日照温度分布的观测 , 建立温差函数公式 , 利用有限元软 件 A N S YS 对薄壁墩 日照温度分布进行分析。 结果表明 : 桥墩受 日照影响最大的是中午 l 4 点左右受 日照直射的薄壁墩表面; 推导 出的半经验半理论函数公式体现了混凝土薄壁高墩受 日照影响的温度分布; 利用有限元软件计算得出的混凝土薄壁墩温度分布 与温差函数基本拟合。 关键词 : 薄壁高墩;日照;温度分布;A NS Y S 中图分类号: T U5 2 8 0 1 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 5 0 0 3 8 0 3
3、 S t u dy o n s u n s h i n e t e mp e r a t u r e f i e l d o f c o n c r e t e h i g h t h i n p i e r s LIHa o , W ANG Hu a n , WANG Xu a n c a n g ( 1 S c h o o l o f I n f o r ma t i o nE n g i n e e r i n g , Ti b e t I n s t i t u t ef o r Na t i o n a l i t i e s , Xi a n y a n g7 1 2 0 8 2
4、, Ch i n a ; 2 S c h o o l o f Hi g h wa y , Ch a n g a n Un i v e r s i t y , Xi an 7 1 0 0 6 4 , Ch i n a ) Abs t r a c t : I n o r d e r t o r e d u c e t h e e f f e c t s o fs u ns h i n e o n c o n c r e t e hi【 g h t h i n pi e r , t h e t e mp e r a t u r e d i ffe r e n c e f un c t i on f
5、o r mul a wa s e s t a b - l i s he d, t h r o u gh t he o bs e r v a t i o n o ft he s un s hi n e t e mp e r a tur e d i s t rib u t i o n o ft h e t hi n pi e r, t h i n p i e r s un s h i ne t e mp e r a tur e di s t r i b ut i o n wa s a n a l y z e dbyu s i ngANSYSThe r e s u l t s s ho w t h
6、a t di r e c t s un s h i nepi e r s u r f a c e a r o u nd 1 4: 0 0i s g r e a t e s ta f f e c t e dby s u ns hi n e; d e d u c e d s e mi e x p e r i e n c e a n d t h e o r y f u n c t i o n f o rm u l a r e f l e c t s h i 曲 t h i n t e mp e r a t ure d i s t r i b u t i o n t h a t a ff e c t
7、e d b y s uns h i n e ; c o n c r e t e h i g h t h i n p i e r t e m p e r a t u r e d i s t r i b ut i o n a nd t e mpe r a t u r e d i ffe r e n c e f u nc t i o n i s fit b y c a l c u l a t e d us i n g fin i t e e l e me nt s oftware Ke y w or ds: hi g h t hi n p i e r s; s un s hi n e; t e mp
8、 e r a t u r e d i s t r i b u t i o n; ANS YS 0 引言 随着我 国交通事业的发展 , 桥梁工程呈现 出大跨径 、 高桥墩 的发展趋势 。 对 于高桥墩 等大体 积混凝 土结构 , 在 桥 梁使用过程中 日照温度变化对其结构 性能和安全性 的 影响不容忽视 。 混凝土薄壁高墩的温度效应与 日照 、 地理 情况 、 大气透明度 、 风等因素关系密切 , 尤其是 日照温度效 应 , 对薄壁 高墩影响最大。 随着 日照温度 的变化 , 薄壁高墩 表面与 内部会产生不小 的温差 , 从而在混凝土结构 内部产 生温度应力 , 使薄壁高墩发生变形及开裂 。 因
9、此 , 本试验 通过对 中部山区某桥梁薄壁高墩 日照温度 的观测及计算 , 得出该桥墩最不利 的温差函数 , 为相似环境下的薄壁高墩 设计提供参考 。 1 混凝土薄壁高墩温度观测分析 桥墩截面尺寸采用 7 mx 5 m, 长边壁厚为 0 6 5 m, 短边 壁厚 为 0 8 m。 温度测试选 择为 1 0 月 中旬 和 1 1 月 中旬 各 一 天 , 时间为早上 8 : 3 0 至 晚上 2 4 : 0 0 , 气温分别为 8 4 和 3 1 4 , 天气情况为晴天。 测点位于桥墩墩底处截面。 该 桥东西走 向, 早上 日出后桥墩东侧受 日照直射 、 上午 1 0 : 0 0 左右桥墩东南部
10、受 日照直射 、 中午 1 4 : 0 0 左右桥墩南侧受 日 照直射 , 下午 1 7 : 0 0 左右桥墩西侧受 日照直射 , 桥墩北侧无 阳光照射 。 一 天 中的墩身 内外温度变化规律如图 1 、 2 。 时 1 日 J 图 1 1 0月某 日墩身内外温度变化规律 由图 1 和图 2可知 : ( 1 ) 墩身 内部 由于受外界环境影 响较 小 , 温度在一天 之 中基本不变 ; 而墩身外部温度受环境影响较大 , 呈现 随 日出和 日落升高与下降的规律。 ( 2 ) 日照前 , 由于墩身内部受环境影 n l , , 保温作用 比 收稿 日期 :2 0 1 3 1 1 - 3 0 基金项目
11、: 西藏 自治区自然基金重点项 目( 1 2 K J Z R Z MY 0 1 ) ; 2 0 1 2 年度“ 西部之光” 人才培养计划一般项 目; 陕西省交通厅重点项 目( 2 0 0 9 2 6 k ) 38 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 时 1 日 J 图 2 1 1月某 日墩身 内外温度变化规律 较明显 , 墩身 内部 温度高于外部温度 , 随着太 阳的出现 , 外 界环境温度逐渐上升 , 墩身外部温度超过 内部温度 , 并与 中午 1 4 : 0 0 达到最大值 , 而后随 日落逐渐下降 , 并且低于墩 身 内部温度。 薄壁墩截面温度变化规律如图 3
12、 、 4 。 时 间 图3 1 0月某日墩身截面温度变化规律 : - 时 司 图4 1 1 月某日墩身截面温度变化规律 由图 3和图 4可知 : ( 1 ) 墩身南部 受 E t 照影 响最 大 , 其 温度随着 日照开始 迅速增大 , 在下午 1 6 :0 0 左右达到最大值 ; 由于墩身 内部温 度基本不变 , 因此 , 墩身南部墩 身截面 内外 温差最大 , 所受 到的温度应力最大。 ( 2 ) 墩身东部截面温度 随 日照缓慢增 长 , 在 1 6 : O 0 左 右下降。 主要是 由于东部墩身只在上午较短时间内受 E t 照 直射 , 之后受环境温度的上升墩身截面温度缓慢增长。 ( 3
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- 混凝土 薄壁 日照 温度 分布 研究
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