【摘 要】
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桥梁结构暴露于自然环境中,由于材料的温度变形受到约束而产生温度效应。桥梁结构的温度效应有时甚至大于活载乃至恒载效应,在桥梁结构的受力分析和设计中不可忽视。T形梁桥是高速公路中广泛采用的结构型式,具备便于工厂化预制以及造价低、施工速度快等诸多优点。然而在使用过程中,T形梁在腹板、翼缘板、梗腋等部位会出现不同程度的开裂,有些裂纹考虑与温度效应密切相关。在现有的混凝土桥梁的温度效应研究中,诸多文献均围绕
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桥梁结构暴露于自然环境中,由于材料的温度变形受到约束而产生温度效应。桥梁结构的温度效应有时甚至大于活载乃至恒载效应,在桥梁结构的受力分析和设计中不可忽视。T形梁桥是高速公路中广泛采用的结构型式,具备便于工厂化预制以及造价低、施工速度快等诸多优点。然而在使用过程中,T形梁在腹板、翼缘板、梗腋等部位会出现不同程度的开裂,有些裂纹考虑与温度效应密切相关。在现有的混凝土桥梁的温度效应研究中,诸多文献均围绕箱形梁桥展开,而T形梁桥的有关文献尚为鲜见。本文以武汉市某在役T形梁桥为观测对象,将传热学专用仿真软件TAITherm引入该T形梁在自然环境中的温度场分析,并将算得的三维温度场结果转移到ANSYS平台上,对其温度效应进行仿真计算。温度场与温度效应的仿真计算结果与实测值吻合良好。本文的主要研究结论如下:（1）通过梁体实测与仿真数据的比较,验证了ANSYS和TAITherm联合分析平台有限元模型的准确性。（2）梁体有效温度与气温的具有较强相关性且相关系数为0.95。（3）通过实测温度数据分析发现T形梁桥竖向最大温差为17.1℃,最大温差时刻为2019年7月23日14:00。（4）通过极值预测分析得到武汉地区在设计基准期限内最不利气温为42.0℃,利用验证后的仿真模型计算得到T形梁竖向最大温差为18.3℃,底板与腹板温差为1.7℃,并通过与规范对比发现规范的最大温差限制值偏不安全。（5）将验证后的模型进行温度效应计算,最不利温度梯度发生期间梁体最大温度应力为0.18Mpa,寒潮发生期间梁体最大温度应力为0.30Mpa。（6）模型同时计算温度荷载和外荷载的情况下,有外荷载施加时梁体最大应力达到了10.2MPa,远大于温度荷载单独施加时梁体的应力。本文量化分析了符合武汉地区地理气候特征的混凝土T形梁桥温度场和温度效应,其方法可进一步向其它地区、其它桥型进行推广。
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