高溫攤鋪下鋼橋橋面溫度場及溫度效應(yīng)分析.pdf

1、瀝青混凝土是大跨徑橋梁橋面鋪裝常用材料，但其高溫攤鋪會引起鋼橋面板的局部溫度變形，從而對橋面鋪裝層狀復(fù)合體系的性能造成影響，現(xiàn)階段這種溫度效應(yīng)尚未引起足夠重視。本文依托國家自然科學(xué)基金項目“基于瞬態(tài)傳熱理論的鋼橋面板攤鋪溫度效應(yīng)研究”(No.51378122)，采用現(xiàn)場溫度監(jiān)測和數(shù)值模型仿真的方法研究瀝青混凝土高溫攤鋪下鋼橋橋面溫度場的分布規(guī)律，并分析了高溫攤鋪作用導(dǎo)致的鋼橋橋面層間溫度效應(yīng)。
　　第一，本文選取國內(nèi)某鋼橋，實時監(jiān)

2、測澆注式瀝青混凝土高溫攤鋪下鋼橋橋面的溫度變化，分析了瀝青混凝土高溫攤鋪下鋼橋橋面溫度場的時空分布規(guī)律。實測結(jié)果表明，鋼板表面的溫度隨時間先上升后下降，攤鋪后20min左右，攤鋪區(qū)域處的鋼板達(dá)到最高溫度，接近120℃;此外，橫向和縱向溫度分布表現(xiàn)出明顯的滯后現(xiàn)象，同一時刻縱向不同截面的溫度分布差異主要受攤鋪機(jī)攤鋪速度、瀝青混合料初始溫度以及鋼板所處的升/降溫狀態(tài)的影響。
　　第二，本文基于瞬態(tài)溫度場理論和熱傳導(dǎo)理論建立鋼箱梁溫度場

3、數(shù)值模型，采用生死單元法模擬攤鋪施工過程，并結(jié)合實測溫度數(shù)據(jù)驗證溫度場模型，利用驗證后的溫度場模型進(jìn)一步研究高溫攤鋪下鋼橋橋面溫度場的時空分布規(guī)律，研究結(jié)果表明，攤鋪后14min，U肋上、下端的溫差達(dá)到最大，此時鋼箱梁結(jié)構(gòu)受力最不利;縱向不同截面鋼橋面板的溫度分布規(guī)律基本一致，鋼橋面板橫向溫度變化范圍主要集中在攤鋪邊緣左右各0.4m范圍內(nèi);橫隔板以及U肋處鋼橋面板的溫度略低于其它部位的鋼橋面板溫度，橫隔板和U肋對鋼橋面板的溫度分布影響較

4、小。
　　第三，本文采用數(shù)值模擬方法模擬不同環(huán)境及工況下的鋼橋面瀝青混凝土攤鋪施工過程，研究施工季節(jié)、鋪裝材料、鋪裝厚度等對攤鋪溫度場分布的影響。研究結(jié)果表明，施工季節(jié)、鋪裝材料、鋪裝厚度、太陽輻射強(qiáng)度、風(fēng)速對攤鋪溫度場分布均有影響，可以通過鋪裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和施工環(huán)境合理選擇，改善高溫攤鋪作用在鋼橋橋面產(chǎn)生的溫度效應(yīng)。此外，本文根據(jù)仿真溫度場的計算結(jié)果建立了考慮不同影響因素的最不利溫度荷載公式，以期完善橋梁設(shè)計規(guī)范中溫度設(shè)計方面的

5、不足。
　　第四，本文引入復(fù)合材料實體元(composite solid)建立鋼箱梁力學(xué)模型，分析高溫攤鋪作用下鋼橋橋面層間剪應(yīng)力分布規(guī)律，并結(jié)合室內(nèi)剪切試驗結(jié)果評價高溫攤鋪作用對鋼橋橋面層間抗剪性能的影響，接著引入內(nèi)聚力模型(CohesiveZone Model)建立正交異性板局部模型，分析高溫攤鋪作用在鋼橋橋面層間產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。研究結(jié)果表明:高溫攤鋪下鋼橋面板-粘結(jié)層間的剪應(yīng)力峰值位于攤鋪邊緣處，施工季節(jié)對層間剪應(yīng)力分布影響