溫度場的短期預測及其在橋梁施工控制中的應用.pdf

1、在土木工程上,根據熱量傳輸過程的物理本質的不同來分類,影響結構溫度場的因素一般可分為三種基本型式,即熱輻射、熱傳導和熱對流.以光子流(電磁波)作為載體傳輸熱能的現象稱為熱輻射.熱輻射包括太陽直接輻射、天空輻射、大氣逆輻射和周圍環(huán)境輻射等,以太陽直接輻射為主.在無分子團宏觀相對運動時,單由微觀粒子的直接作用(如遷移、碰撞或振動等)而引起的熱能傳輸現象,稱為熱傳導.依賴流體質團整體宏觀移動和相互混合傳輸熱能的物理現象,稱為熱對流.暴露在大氣

2、中的橋梁結構通過熱輻射和熱對流的形式與外界進行熱能交換,通過熱傳導的形式在結構體內部進行熱能轉移.熱傳導是橋梁結構本身的物理特性,在一定溫度范圍內其值可認為是常數.因此,該文作者認為使橋梁結構溫度場發(fā)生改變的因數可分為兩大類:熱輻射和熱對流共同作用以及熱對流單獨作用.前者作用的時間段為日出與日落之間,后者作用時間段為無太陽直接照射的時段(如陰天和晚上).求解橋梁結構溫度場的方法一般有有限單元法、有限差分法、神經網絡法和實測法等.該文采用

3、有限單元法,并引入熱流密度作為結構與外界進行熱交換的手段,提出了橋梁結構短期內任何時刻的溫度場的預測方法.此方法首先把結構體和時間段進行離散,再根據測定的結構各表面的大氣溫度,計算求得進入各個結構表面的熱流密度值;而后根據外界大氣情況采用穩(wěn)態(tài)計算求得一初始溫度場;最后,在進行有限元分析時,把各個時刻的熱流密度值作為荷載加于結構上,求得相應時刻結構體內的溫度場.把該文方法應用于湖北荊州長江公路大橋主橋500M斜拉橋П形橫斷面和三八洲連續(xù)梁

4、箱形橫斷面,計算結果與實測值相比較,其精度一般可控制在0.5℃-1℃,基本上能滿足橋梁施工控制中扣除溫度影響的使用要求.并將預測的溫度場和實測的溫度場用有限元程序計算求得它們對橋梁結構內力(軸力、剪力和彎矩)、位移和索力的影響值,并加以比較,用來驗證此方法的可行性和實用價值.在特大型橋梁施工控制中,根據結構內已知的溫度場,求解溫度應力有很多種方法,文中介紹了數值分析法和擬和法兩種方法的計算過程.文中還介紹了己知溫度場結構的橫向溫度應力的