桥梁结构温度效应理论.ppt

式中：墩壁上各点的温度自应力为第69页,共71页，星期六，2024年，5月小结桥梁结构温度应力分析是一个复杂问题，但温度对结构的影响及其特点是可以把握的1）桥梁上部结构温差效应（1）桥梁上部结构温度荷载的分析，是与构件材料的组成特性相联系的。如：对于钢梁—混凝土桥面板结合梁，一般以钢梁升、降温差进行效应分析；对于钢管混凝土拱肋也应考虑钢管与内灌混凝土的温差等。（2）温差荷载效应分析也与结构体系特性相联系。如对于传统拱桥以年温差荷载效应为主；对于梁拱组合体系桥则主要考虑各构件之间温差荷载对于斜拉桥，构件温度分布则考虑更充分，包括采用塔、梁和索按各自线膨胀系数取值的年温差，索塔、梁的温差，塔柱两侧的温差，以及与主梁截面形式及组成材料相关的温差，荷载效应按最不利情况叠加第70页,共71页，星期六，2024年，5月（3）公路箱梁桥的桥面较宽，顶板完全敞开，顶、底板距离较大，横截面竖向温差比铁路桥要大。公路箱形桥梁的温差估计可达25℃以上，指数系数约为6.0，在竖向和横向温差荷载的共同作用下，顶板内表面拉应力约在2～3MPa。因此，若按目前我国公路桥梁规范温差5℃计算温度应力可能偏小，如横向没有预加应力和足够的温度钢筋，势必导致箱梁顶板混凝土开裂2）桥墩温差效应（1）在采用固定支座传递的柔性体系中，简支墩的日照温差应力数值不小，一般超过20号混凝土的容许拉应力，而接近20号混凝土的极限拉应力，且拉应力的分布区域很宽，达到整个截面厚度的2/3。因此，简支墩的日照温差应力，在柔性墩的计算中是一项不可忽略的因素，在与其它不利荷载组合之后决定设计的经济与安全性。第71页,共71页，星期六，2024年，5月第37页,共71页，星期六，2024年，5月截面的内力为可解得对于次超静定结构，若为温度赘余力，当产生的基本结构的内力为轴力、弯矩时，则赘余力产生的截面内力为合并求解有第38页,共71页，星期六，2024年，5月已知、，可以求得任意切口赘余力方向的变形为其中：第39页,共71页，星期六，2024年，5月由变形协调条件得求得后，即可算出应力为第40页,共71页，星期六，2024年，5月从上式很明显可以看出，温度应力由两部分组成第一部分：温度次应力它是由超静定结构温度赘余力产生的，在截面上应力分布是线性的。有时亦称其为温度外约束应力。第二部分：温度自应力温度自应力是自身平衡的。有时亦称其为温度自约束应力。式中的带括号一项，应力分布是线性的，第二项应力分布与的形状相似。任意截面上的纵向温差自应力设温度梯度沿梁高按任意曲线分布，如后图所示，取一单元梁段，当纵向纤维之间不受约束，能自由伸缩时，沿梁高各点的自由变形为第41页,共71页，星期六，2024年，5月第42页,共71页，星期六，2024年，5月但因梁的变形必须服从平面假定，所以截面实际变形后，应在图所示的直线位置，即式中：——沿梁处的变形值；——单元梁段挠曲变形后的曲率。图中阴影部分的应变，即由纵向纤维之间的约束产生为由产生的应力即为温差自应力，其值为由于在单元梁段上无外荷载作用，因此自应力在截面上是自平衡状态的应力，可利用截面上应力总和为零和对截面重心轴的力矩为零的条件，求出的值第43页,共71页，星期六，2024年，5月得式中：可解得截面重心至梁底的距离即可求得温度自应力第44页,共71页，星期六，2024年，5月T形和形梁的纵向温差自应力T形和形梁一般不考虑横向温差应力问题1)公路桥梁我国公路桥梁设计规范中规定的温度梯度曲线如后图所示，亦属非线性温度分布。有桥面板的面积梁的全面积桥面板重心到截面重心轴的距离第45页,共71页，星期六，2024年，5月第46页,共71页，星期六，2024年，5月解得而温差应力为令则第47页,共71页，星期六，2024年，5月2)铁路桥梁假定略去T、形梁底部的很小温度分布，T、形梁的温度分布可近似地归结