[发明专利]大跨径预应力混凝土箱梁桥的竖向温度梯度效应分析方法

说明书

本发明提供了大跨径预应力混凝土箱梁桥的竖向温度梯度效应分析方法，包括如下步骤：将混凝土箱梁桥沿桥轴方向划分成若干个混凝土箱梁截面，把第i个混凝土箱梁截面分为顶板‑腹板区域和底板区域，分别获取顶板‑腹板区域和底板区域的竖向温度分布曲线；通过分析和拟合顶板‑腹板区域和底板区域的竖向温度分布曲线，获得第i个混凝土箱梁截面的竖向温度分布模式；分析第i个混凝土箱梁截面的竖向温度分布模式中的参数取值沿桥梁轴向的变化规律；对大跨径预应力混凝土箱梁桥进行温度梯度效应分析。本发明有效的考虑了截面尺寸沿桥轴方向变化的影响，为大跨径预应力混凝土箱梁桥的结构计算分析和施工控制分析提供依据。

技术领域

本发明涉及桥梁结构设计、结构分析与施工控制领域，特别涉及大跨径预应力混凝土箱梁桥的竖向温度梯度效应分析方法。

背景技术

大跨径预应力混凝土箱梁桥因其良好的受力性能与优美的外观在各国的桥梁建设中得到了广泛应用。但由于混凝土的导热性能较差，在太阳辐射、大气温度和风速等环境因素作用下，桥梁结构内部将产生非线性温度分布，从而产生明显的温度效应。由温度作用引起的应力和变形，其大小可与恒载和活载的效应相当。因此，在大跨桥梁结构设计计算或结构安全评估分析时，必须计算大跨径预应力混凝土箱梁桥的温度梯度效应。

我国《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)虽然对混凝土箱梁的竖向温度梯度曲线进行了规定，但并没有考虑温度梯度沿桥梁轴向的变化。大跨径预应力混凝土箱梁桥的截面尺寸沿桥轴方向是变化的，国内外调查显示：当预应力混凝土箱梁桥的跨度大于100m时，根部截面深度可达10m～15.68m，而跨中截面深度仅为2.5m～5m；根部截面腹板和底板厚度分别可达0.6m～1m和1m～1.8m，而跨中截面腹板和底板厚度分别仅为0.3m～0.5m和0.26m～0.4m。截面尺寸是影响混凝土箱梁温度梯度分布的一个重要因素，因此，大跨径混凝土箱梁桥的竖向温度梯度分布沿桥梁轴向也是变化的，规范规定的一维温度梯度曲线分布模式不能适用于大跨径预应力混凝土箱梁桥。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了大跨径预应力混凝土箱梁桥的竖向温度梯度效应分析方法，能够考虑沿桥轴方向变化的竖向温度梯度分布模式，有效的考虑了截面尺寸沿桥轴方向变化的影响，为大跨径预应力混凝土箱梁桥的结构计算分析和施工控制分析提供依据。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

大跨径预应力混凝土箱梁桥的竖向温度梯度效应分析方法，包括如下步骤：

将混凝土箱梁桥沿桥轴方向划分成若干个混凝土箱梁截面，把第i个混凝土箱梁截面分为顶板-腹板区域和底板区域，分别获取顶板-腹板区域和底板区域的竖向温度分布曲线；

通过分析和拟合顶板-腹板区域和底板区域的竖向温度分布曲线，获得第i个混凝土箱梁截面的竖向温度分布模式；分析第i个混凝土箱梁截面的竖向温度分布模式中的参数取值沿桥梁轴向的变化规律；

对大跨径预应力混凝土箱梁桥进行温度梯度效应分析。

进一步，第i个混凝土箱梁截面的竖向温度分布模式为：

式中，T_i(y)为第i个混凝土箱梁截面离顶板上表面距离为y处的温度，℃；T_wi为第i个混凝土箱梁截面的顶板-腹板区域中的最小温度，℃；T_di为第i个混凝土箱梁截面的顶板上表面的温度，℃；d_gi为第i个混凝土箱梁截面的高度，m；d_bi为第i个混凝土箱梁截面的底板厚度，m；T_bti为第i个混凝土箱梁截面的底板上表面温度，℃；T_bi为第i个混凝土箱梁截面的底板下表面温度，℃。

进一步，第i个混凝土箱梁截面的竖向温度分布模式中的参数取值沿桥梁轴向的变化规律具体为：