铺装层高温摊铺对佩列沙茨大桥结构的影响研究

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浇筑式沥青高温摊铺施工时引起钢箱梁结构产生具有时空特征的摊铺温度场,在荷载耦合作用下钢箱梁不仅发生变形引起附加应力、变形特征以及受力情况复杂,甚至可能降低桥梁结构安全,且目前工程设计与施工时并未对此种效应引起重视。本文从钢桥面日照温度场研究开始,探究了摊铺温度施工时摊铺温度场分布,以温度场为出发点,揭示了摊铺温度对钢箱梁的影响以及对佩列沙茨大桥的温度效应规律与特征。
  首先,基于热传导理论推导了温度场有限元微分方程,分析了钢箱梁热传导在日照温度以及摊铺温度作用边界条件及内部传热情况,在此基础上,采用热电偶测温仪对日照温度场进行了实测,分析了钢箱梁日照温度场分布规律,采用数值模拟建立了日照温度场模型,通过数值模型与实测相互对比确定了热学参数取值,从而建立了摊铺温度场数值模型,并采用分析步与相互作用的设置与激活实现了沥青动态摊铺模拟过程,并定量描述了沥青混凝土摊铺时温度场三维时空分布特征与规律。
  其次,采用顺序耦合的计算方法,建立了简支钢箱梁力学模型,并将摊铺温度场结果导入热力学模型进行温度效应计算,分析了摊铺温度对钢箱梁摊铺区域以及非摊铺区域的应力响应。
  最后,在热传导理论以及合理日照、摊铺温度边界条件的基础上建立了佩列沙茨大桥斜拉桥主跨摊铺温度场数值模型,分析了斜拉桥温度场分布规律,并建立了力学荷载与摊铺温度荷载耦合作用下佩列沙茨大桥斜拉桥热力学计算模型,研究了摊铺温度、重力等荷载对佩列沙茨大桥斜拉桥位移、应力特征与规律分布,同时研究了摊铺温度、重力等荷载对佩列沙茨大桥斜拉桥结构U肋、横隔板的力学响应。
  综上所述,基于热传导理论,通过实测分析以及数值模拟技术,对佩列沙茨大桥斜拉桥温度场以及温度效应进行了研究。研究结果不仅揭示了在沥青高温摊铺作用下,钢箱梁摊铺温度场分布规律与特征以及钢箱梁摊铺温度引起的位移、应力响应,还揭示了在沥青高温摊铺以及力学荷载耦合作用下佩列沙茨大桥斜拉桥摊铺温度场分布特征与规律以及佩列沙茨大桥斜拉桥摊铺温度引起的位移、应力响应,可以指导工程设计与施工人员优化结构设计,采取措施减小浇筑式沥青摊铺施工对桥梁结构的影响。
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