公铁两用钢桁梁温度场边界条件及分布研究

以沪苏通长江公铁大桥主航道桥为工程背景,基于该桥梁结构健康监测系统运营期极端高温和低温的现场实测数据,对既有温度场边界条件进行修正,并运用有限元软件ANSYS对钢桁梁结构温度场时空分布进行研究。结果表明:桥梁结构温度场受结构的形式、尺寸和材料特性,桥梁的轴线方向和经纬度,风速风向及大气温度等因素的共同影响;在进行其温度场边界条件计算时,太阳直接辐射计算应考虑钢桁梁结构遮蔽影响,对流换热计算应考虑钢桁梁结构中存在双面对流换热现象及风速折减,辐射换热计算应考虑结构表面倾角、流体温度和桥梁结构温度及二者温差的影响;因结构材料导热特性存在差异,钢桁梁温度场分布在时间和空间上分别具有时滞性和横(竖)向差异性,桥梁钢结构和沥青桥面分别约在14:00和15:00达到自身最高温度,且在15:00各结构之间温差较大,最高可达18.4℃;公路桥面、铁路桥面顶板和底板、中间横联与其连接的腹杆连接点是温度差异显著部位。