第30卷 第11期
2008 年 11 月
武 汉 理 工 大 学 学 报
JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
Vo l
.3 0
No
.1 1
Nov
.2 0 0 8
钢管膨胀混凝土墩柱日照温度场分析
任志刚
1
,胡 曙 光
2
,丁庆军
2
,吕林女
2
(1 .武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室 ,武汉 430070 ;
2 .武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室 ,武汉 430070)
摘 要 : 根据热传导理论与有限元分析方法 ,研究在日照作用下 ,太阳辐射、对流、热辐射 3 种热传导方式作用下的超
高墩墩柱截面温度场计算方法。同时就气象参数、核心混凝土热工参数对截面温度分布的影响进行了参数敏感性分析。
结果表明 ,在晴朗无云天气气候条件下 ,墩柱截面存在较大的非线性温差 ,最大正温差可达 17 ℃以上,且墩柱表面太阳
辐射吸收率对截面温差影响最大。
关键词 : 钢管膨胀混凝土 ; 墩柱 ; 日照 ; 温度场 ; 有限元
中图分类号 :
TU
279 .7 文献标识码 :
A
文章编号 :1671-4431(2008)11-0099-04
Analysis on Temperature Field of Expansive Concrete
Filled
-
ste el Tube Pier Under Solar Radiation
REN Z hi
-
gang
1
,
HU Sh u
-
gu ang
2
,
DING Qing
-
jun
2
,
LV Lin
-
nv
2
(1 .
Hube i Ke y L aboratory of Ro adw ay
,
Bridge & Structural Engineering
,
W uhan Un iversity of Technology
,
Wuhan
430070 ,
China
;2 .
Key Laboratory for Silicate Materials Scie nce and Engineering of
Ministry of Education
,
Wuhan University of Technology
,
Wuhan
430070 ,
China
)
Abstract
:
A ccording to the rm al transfer theory and finite elem ent m ethod
,
the calculation method of temperature field over
the cross se cti o n of su per el e v ati on pie rs was der iv ed du e to the e ffect o f s ol ar radi ati o n
,
convection and heat conduction
.
Thepa
-
ra meter sensitiv ity analys is was c ondu cted to inv esti gate the te mperature di stributionof the pier cro ss
-
section includ i ng themete
-
or ol o gi c al param eters and the ther ma l p ara me ters o f c o re c on crete
.
The resultsindicate that the nonlinear temperaturedifference
is observed over the pier cross
-
section
,
thepeak valueup to
17 ℃
under the cli mate o f clear weather
,
and the so lar radiation a b
-
sorptiv ity of th e steel tube surfac e ha ve much e ffect on temp erature differen ce over the pier cross
-
section
.
Key words
:
expansive c oncrete fille d
-
steel tube
;
pi er
;
solar radiation
;
temp er atur e field
;
fin i te e l e ment
收稿日期 :2008-09-03 .
基金项目 :国家自然科学基金(50508034) .
作者简介 :任志刚(1974-) ,男 ,副研究员 .
E
-
mail
:
whut
.
ren
@163.
com
近年来 ,钢管膨胀混凝土由于具有优异力学性能 ,以及施工方便、快捷等优点 ,已被广泛应用于大跨度钢
管混凝土拱桥结构中 ,同时也应用于大跨度预应力混凝土刚构桥的钢管混凝土组合超高墩结构
[1]
。太阳辐
射或气温变化对桥梁结构的影响国内外已经开展了很多研究工作 ,但主要集中在上部结构如箱梁、拱肋中 ,
对下部结构如超高墩柱则研究较少
[2-5]
。我国的公路桥涵设计规范提出了上部结构竖向温度梯度模式 ,以
及竖向日照反温差的计算方法 ,但并未明确给出混凝土塔柱、墩柱结构的温度梯度曲线
[6]
。由于太阳辐射
或气温变化引起的墩柱截面非线性温度分布不仅使整体桥梁结构产生变形 ,而且会造成较大的温度自应力
和温度次应力 ,严重的会造成桥墩裂缝或箱梁破损。特别对于超高墩、大跨度预应力混凝土连续刚构桥 ,这
种趋势尤其值得重视。另一方面 ,由于钢管与混凝土材料的热膨胀系数有差异 ,日照温差引起的变化会引起