主梁截面温度场数值模拟的太阳辐射计算方法

为提出适用于中国不同地域的桥梁混凝土主梁截面温度场数值模拟的太阳辐射计算方法,实地采集中国4座城市的逐时太阳辐射,与不同数值方法的计算值进行对比。建立中国12座桥梁的混凝土主梁截面有限元模型。结果表明:采用间接法计算的逐时太阳辐射与实测值吻合较好,但计算过程较为复杂,且可能出现太阳散射辐射为负数的情况;直接法中,采用美国ASHRAE方法和北京ASHRAE方法计算的逐时太阳辐射与实测值误差较大;采用H-L方法计算逐时太阳辐射建立有限元模型得到混凝土主梁截面温度计算值与实测值吻合良好。建议选用H-L方法为太阳辐射计算方法,开展位于中国不同地域的桥梁混凝土主梁截面温度场数值模拟研究。

高温下高强混凝土的爆裂规律与柱截面温度场计算

通过对国内外相关研究结果的整理和分析 ,总结了高温下高强混凝土的爆裂规律。编制了柱截面温度场的计算程序 ,并考虑了高温爆裂对温度场的影响 ,对高强混凝土柱的截面温度场进行了计算分析 ,给出了截面中轴线上由于爆裂所引起的温度变化的回归公式。

单面受火的矩形钢管混凝土柱截面温度场分析

运用有限元分析软件ANSYS建立了单面火灾作用下矩形钢管混凝土柱截面温度场计算模型,并将计算结果与以往试验结果进行对比,理论分析结果与试验结果吻合良好.在此基础上,对单面火灾和四面火灾作用下矩形钢管混凝土柱截面温度分布形式进行了对比分析,分析表明,单面火灾作用下,矩形钢管混凝土柱截面温度整体较低,材料损伤程度较轻,因而有利于提高构件的抗火性能.但截面温度分布呈单轴对称,产生初始挠度与附加偏心距,明显区别于四面火灾作用下构件的耐火性能.在工程常用范围内,分析了升温时间、含钢率、截面宽度、高宽比、保护层种类及厚度等参数对矩形钢管混凝土截面温度场的影响规律.结果表明:升温时间、截面宽度、保护层种类及厚度对矩形钢管混凝土温度场影响较大.温度场研究结果为单面火灾作用下矩形钢管混凝土柱耐火性能分析和抗火设计提供了理论基础.

混凝土斜拉桥主梁的非稳态温度场与应力场分析

按非稳态温度场问题的热平衡控制微分方程和弹性力学平面应变问题的计算理论,应用变分原理给出了温度场和应力场的有限元计算列式。根据结构热分析和热应力分析的单向耦合特点提出了在同一有限元模型上按时间差分顺序耦合求解斜拉桥主梁温度场和应力场问题的方法,编写了计算机程序;并计算分析了一混凝土斜拉桥的主梁截面内温度分布和应力分布,对比了温度实测值,得出了几个重要的结论,对同类桥梁的设计具有实际参考价值。

钢管混凝土柱截面温度场的简化计算方法

为方便实用,研究了火灾下钢管混凝土柱截面温度场的简化计算方法。首先,编制了有限差分法的数值计算程序来计算火灾下钢管混凝土柱的截面温度场,程序计算结果与试验结果符合得较好;其次在试验结果和大量数值计算结果的基础上分析了钢管壁厚、钢管直径以及混凝土骨料类型等因素对截面温度场的影响;最后,对部分主要因素对截面温度场的影响进行了简化处理,并拟合给出了火灾下钢管混凝土柱截面温度场的简化计算方法,简化计算方法的精度满足工程实用的精度要求。

方形截面钢管混凝土温度场的非线性有限元分析

在合理的确定了火灾情况下钢管混凝土表面温度的基础上，利用有限元法计算方截面钢管混凝土在高温作用下的温度场，计算结果与试验结果吻合良好，并考虑了不同保护层厚度（混凝土和防火涂料）及不同钢管尺寸对方截面钢管混凝土温度场的影响，从而为进一步研究钢管混凝土的耐火极限和高温下的力学性能创造了条件。

预拌大体积混凝土温度场的截面尺寸效应分析

为探讨预拌大体积混凝土温度场的截面尺寸效应,试验测试与分析了边长分别为0.5、1.0、1.5 m的立方体试件在12 d龄期内的温度变化及其温度场分布规律。结果表明:试件中心点温升温降速率、温升值以及温度峰值与试件截面尺寸呈正相关关系;各试件的温度场在不同时间点的分布大致相同,并不随试件尺寸的改变而发生变化,但截面尺寸会改变试件的温度梯度,截面尺寸越大温度梯度越大。

混凝土斜拉桥π型主梁早期温度场测试分析

重庆石忠高速公路忠县长江大桥主桥为全漂浮体系斜拉桥,桥跨布置为205 m+460 m+205 m=870 m。对其π型混凝土主梁的桥面板、横隔板、主梁肋结构预埋元件进行混凝土早期水化热温度场测试,研究分析实际结构的早期温度场及变化规律,对龟裂纹等早期裂缝提出防控措施,为类似桥梁混凝土结构早期防止裂缝及裂缝控制研究提供参考。

具有大边肋截面的混凝土斜拉桥主梁的二维温度效应分析

针对预应力混凝土双索面斜拉桥常见的边主肋截面主梁,提出了一种二维温度场计算模式。将主肋、小纵肋、顶板及翼板分开计算各自的温度梯度模式:顶板的温度只沿高度方向变化;边主肋与小纵肋的温度都是沿中心线顶缘向左右两侧与下缘降低;翼板的温度沿内侧顶缘向外侧与下缘降低,通过主梁的平截面假定计算出截面各点的应力与应变。对于斜拉桥这种超静定结构,可以利用杆系结构有限元法计算出由日照温差及季节温差产生的节点等效荷载及位移,从而确定结构的温度效应。最后结合工程实例进行计算分析,结果表明:温度效应引起的主梁变形的计算值与实测值比较接近,从而验证了该方法的可行性。

斜拉桥π形混凝土主梁水化热温度场分析

对某斜拉桥π形混凝土主梁水化热过程中温度场变化情况进行分析。结合实际混凝土配合比以及现场施工情况确定相关参数,通过有限元软件FEA建立新浇筑梁段的三维实体模型,分别对主梁中主肋、翼缘板以及横梁中温度场分布与变化情况进行了分析。研究结果表明,主梁整体温度呈现先升后降的变化趋势,但不同的位置温度峰值与变化时间有所不同,主肋横截面温度场沿水平方向和竖直方向均存在温度梯度,翼缘板上表面顺桥向温度场基本均匀分布,横桥向存在明显的温度梯度,横梁横桥向除了两端和主肋相交的位置外,其余位置基本不存在温度梯度。

火灾损伤混凝土受弯构件截面温度场及剩余承载力的计算方法

火灾中混凝土构件截面上的温度分布，即温度场的计算是剩余承载能力计算中的一个关键内容，一俟截面温度场求出，再根据材料的强度－温度试验曲线即可求得截面上各点材料剩余强度；然后用积分求得整个截面的剩余承载能力，本文综合了热工理论，混凝土学及计算传热学的有关内容，从热传导方和出发，采用差与有限元结合的混合方法，先计算截面温度场，再求剩余承载能力，整个过程编制了电算程度，且以三面受火的混凝土梁为例。

全过程火灾下矩形截面钢管混凝土叠合柱温度场数值研究

由于钢管混凝土叠合柱(ST-RC)具有良好的抗震性能和耐火性能,本文对矩形截面钢管混凝土叠合柱在标准火灾全过程(包括升温、降温阶段)下的热学性能进行了数值研究。利用Abaqus有限元分析软件建立矩形截面钢管混凝土叠合柱的热学分析模型,结合相关试验数据对模型的准确性进行验证,并对标准火灾升温、降温全过程下试件的温度场分布情况进行分析。结果表明:矩形截面钢管混凝土叠合柱在标准火灾升温下的温度场分布呈现双轴对称形态,外围混凝土厚度较大的长轴方向上构件内部测点的温度相对短轴方向更低;在火灾作用的全过程中,混凝土的温度变化存在滞后现象,使得试件受火表面之间距离越大的区域升温、降温的滞后时间也越长;在降温的最终时刻,截面温度场分布为内高外低形式,与升温结束时刻的温度场分布方式相反;与升温结束时刻相比,火灾后(历史最高温度)的温度场中混凝土材料达到劣化温度的区域面积更大,采用历史最高温状态的温度场进行火灾全过程中叠合柱结构相关力学性能的计算时更安全。

圆截面钢-CFRP-混凝土组合短柱温度场分析

本文利用ANSYS对圆截面钢-CFRP-混凝土组合短柱进行温度场分析,结果表明,置于钢管混凝土中CFRP筒若采用耐高温树脂基碳纤维材料,当升温时间达到120分钟时,它的节点温度仍低于其转变温度,故此种构件具有很好的耐火性能。

圆截面钢-CFRP-混凝土组合短柱温度场分析

利用ANSYS对圆截面钢-CFRP-混凝土组合短柱进行温度场分析,结果表明,置于钢管混凝土中CFRP筒若采用耐高温树脂基碳纤维材料,当升温时间达到120min时,它的节点温度仍低于其玻璃化转变温度,故此种构件具有很好的耐火性能。

箱内边界模拟方法对箱梁截面温度场的影响研究

为准确模拟箱内温度,选择合适的箱内边界条件模拟方法进行箱梁截面温度场研究,以某混凝土箱梁桥为背景,实测其箱梁截面温度场,采用MIDASFEA软件建立箱梁截面模型,分析4种箱内边界条件模拟方法(实测温度法、环境温度法、气温均值法和空气单元法)对箱梁截面温度场的影响,并分析极端温度下箱梁截面的平均温度。结果表明:对于箱梁截面温度日变化曲线,采用实测温度法的有限元计算值与实测值吻合最好,缺乏实测箱内温度时,采用空气单元法的有限元计算值与实测值吻合最好;4种方法对箱梁截面的平均温度及竖向正温度梯度的影响均较小;空气单元法可进行极端温度下的箱梁截面温度场分析。建议采用空气单元法进行混凝土箱梁截面温度场研究。

哑铃形钢管混凝土截面水化热温度分布有限元分析

应用有限元程序对哑铃形钢管混凝土拱肋水化热作用下的截面温度场进行计算,并与圆形截面相比较,分析了截面组成、圆管直径、腹板高度、不同风速对温度场的影响。结果表明:哑铃形截面的最高温度要高于圆形截面最高温度,钢管管径和外界风速对截面温度的影响较大;而腹板高度对截面温度场影响则较小。

带肋薄壁钢管混凝土T形柱温度场试验与数值分析

为研究高温下带肋薄壁钢管混凝土T形截面柱温度场的分布规律,采用电热炉进行了温度场试验,进而采用ABAQUS有限元软件建立模型,与试验结果比较,验证模型的可靠性,在此基础上,分析了标准火灾下构件温度分布规律,构件从受火面到构件截面中部,温度逐渐降低,混凝土温度较钢管和钢筋温度明显滞后,且四个阳角温度高于两个阴角温度。在工程常用范围内,分析了受火时间、截面尺寸和加劲肋间距对构件温度场分布的影响,结果表明:随着构件截面尺寸的增大截面温度呈明显降低趋势,随着受火时间的增加钢管温度和混凝土温度呈不同态势增长,而钢筋加劲肋间距变化对温度场影响较小。

钢筋混凝土柱温度场试验研究

研究钢筋混凝土柱在升温、降温加热曲线作用下的截面温度场分布。完成了1根边长700mm方形钢筋混凝土柱的四面受火温度场试验,加热曲线升温段为ISO-834标准升温曲线,降温段为随炉冷却降温曲线。试验过程中测得了柱截面内不同位置的温度变化。建立有限元模型对试验结果进行了模拟分析。结果表明:方形柱截面内不同位置的升温速率、降温速率受其距受火面距离影响较大;截面内距离受火面越远的位置,升温滞后现象越明显;在ISO-834标准升温和随炉降温加热曲线作用下,当方形柱的截面边长大于等于700mm时,柱截面内的温度分布可反映大截面尺寸钢筋混凝土柱在火灾升、降温阶段的温度分布变化。

考虑遮挡的钢管混凝土拱桁日照温度场

为掌握桁式钢管混凝土拱桥各拱肋截面在日照作用下的温度场分布,对一座进藏铁路上的大跨度大管径钢管混凝土拱桥进行了研究,采用数值方法模拟计算了拱肋各弦管在夏季及冬季日照下的温度场。计算结果显示:在该地区环境中,桁式钢管混凝土拱肋的各弦管截面温度场均与日照变化规律一致,并随日照变化呈现明显的非线性特征;上弦管受遮挡作用较小,钢管温度最高升温位置始终位于向阳面,而管内混凝土的温度变化主要受整体环境温度影响,保持比较平稳的变化,受日照影响不明显;下弦管受到遮挡影响,整体温度场低于上弦管,外侧钢管温度变化较内侧明显,管内混凝土对日照作用不敏感。研究结果表明:桁式钢管混凝土拱肋截面上、下弦管的日照温度场有较大差别,设计中应分别取用温度值。