《通風孔影響下混凝土箱梁橋溫度場與溫度應力研究》是依託河海大學，由雷笑擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：通風孔影響下混凝土箱梁橋溫度場與溫度應力研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：雷笑
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
暴露在自然環境中的混凝土箱梁橋存在非穩態溫度場，由此引起的過大溫差會使混凝土箱梁開裂。本研究開展基於CFD理論的通風孔影響下混凝土箱梁與空氣流固耦合傳熱特性研究，分析混凝土箱梁的溫度場與溫度應力。.首先建立帶通風孔的混凝土箱梁實驗模型，研究日照輻射、大氣降溫等不同氣象條件下，混凝土箱梁內外風速、風壓等流場矢量與溫度場的變化規律。其次基於CFD理論與有限體積法，建立帶通風孔的混凝土箱梁與內外空氣的流固耦合傳熱模型，確定不同氣象條件下箱梁內外氣體的湍流模型，得到混凝土箱梁內外氣體的自然對流特性與箱梁瞬態溫度場分布。然後改變通風孔設計參數，研究箱梁與內外空氣熱交換規律的改變。再利用有限元方法，分析混凝土箱梁在不同溫度場下的應力回響。最終提出以有效降低溫度應力為指標的通風孔最佳化設計方法。研究成果將豐富並創新混凝土箱梁橋裂縫控制與設計理論，對我國混凝土箱梁橋的裂縫控制工作具有重要的實用價值。
結題摘要
混凝土箱梁的溫度作用效應直接影響了公路混凝土箱梁橋的安全性。統計資料和研究表明，公路橋樑混凝土箱梁某些部位裂縫是由於溫度作用而產生的，其原因是缺乏在系統觀測數據上對混凝土箱梁溫度場的深入研究。本研究旨在公路混凝土箱梁橋溫度場的實際觀測基礎上深入研究並完善混凝土箱梁溫度場的理論與計算方法。主要研究內容和成果如下：對陝西，江蘇，江西等地域的大跨徑公路橋預應力混凝土連續箱梁進行了的溫度與應變連續觀測，根據觀測的數據，系統地研究了混凝土箱梁溫度場隨時間的變化規律。測試日照輻射、大氣降溫等不同氣象條件下，混凝土箱梁周圍風速，輻射等環境變數作用下混凝土箱梁溫度場的變化規律。採用系統聚類分析與非參數統計方法對混凝土箱梁日最大豎向溫差進行了研究，結果表明，對於使用階段具有100mm瀝青鋪裝層的混凝土箱梁，最大正溫差在夏季服從於W(8.5360, 3.6658)的Weibull分布，在冬季服從W(3.9760, 2.5202)的Weibull分布。相應溫差可以用weibull分布表示。通過流固耦合方法建立空間有限元模型對不同氣象條件下混凝土箱梁橋的溫度場和應力場進行了研究，得到了不同作用下溫度場與溫度應力的計算模式。進行了不同模式下應力分析。結果顯示，採用保溫措施後，得到的箱梁混凝土應力值會變小。
