温度应力计算
计算时假定:
(1)沿桥长的温度分布是均匀的;
(2)混凝土材料是弹性匀质材料;
(3)梁变形服从平面假定。
温度应力将由两部分组成:
(1)梁的温度变形受到纵向纤维之间的相互约束(因梁变形仍服从平截面假定,实际截面的最终变形仍为直线),在截面上产生自平衡的纵向约束应力,一般称为“自应力”;
(2)由于桥梁处于正晒状态,结构将产生温度上拱变形,对于连续梁桥将受到支承条件的约束而产生温度次内力及温度次应力。
温度自应力计算
设温度梯度沿梁高按任意曲线基(y)分布,取单位梁长微分段,当纵向纤维之间不受约束且自由伸缩时,沿梁高各点的自由变形。
温度影响力计算示例
温度影响力计算仍以灵江桥计算为例,考虑采用GQJS系统计算。GQJS系统将温度影响计算纳入“使用阶段信息”框,因此,必须激活此对话框,输入相应的温度荷载信息。在GQJS系统中,对温度变化组数不能大于3,灵江桥使用阶段温度荷载信息。
第1组温度变化数组:基本上按我国《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(TBJ023-85)考虑,因为箱形截面梁,假定温度差为+6C,在桥面板内均匀分布;为了考察不同温差分布对温度应力变化的影响。
第2组温度变化数组:箱梁沿板厚的温差分布曲线基本上按1985年颁布的《铁路桥涵设计规范》(JTJ2-85)I39]确定,桥面板顶To按20C考虑,沿箱梁高度的桥面板底温度为To = To(1- eay) =13℃,式中:取a = 10;第3组温度变化数组:基本上取自英国桥梁规范( BS-5400)桥面板顶Ti = 13.5℃,桥面板底T2 = 3.0℃,箱梁底T3 = 2.5C。
温度沿截面高度的变化点,为了简化输入,统一取6点,其变化点用“比值”表示,即该变化点离截面下缘的高度与截面全高的比值。由于桥面板厚为28cm,而箱形梁高是变化的,因此取截面高为平均梁高,比值0. 95,大致为桥面板底的变化点。如第1数组温度场信息共为6个变化点,其高度即表示“比值”。
灵江桥温度影响力计算结果5-5-1。温差自应力,即公式(5-5-12)中的第三项。因为系统对非线性温度场的计算基础仍然是初应变理论,因此首先计算非线性温度场引起的结构截面初应变,进而得8到初应力,即温差自应力。在GQJS系统中直接输出结果,在进行结构计算之后,可用“结果浏览”按钮直接观察计算结果。对温度次内力和次应力,即公式(5-5-12)中的第一、二项数值。
是在计算温差自应力后,再采用变形协调理论计算其温度次内力和次应力。该系统不能直接显示次应力,但是可以通过荷载组合分离出温度影响产生的总应力。如第1种荷载组合仅为汽车荷载和人群荷载5-5-3中的荷载组合项,本例取4种荷载组合项),第2种荷载组合为汽车和人群荷载与第1种温度变化数组直接组合。将第2种荷载组合的计算应力减去第l种荷载组合的相应计算应力,即为第1种温度变化数组的温度总应力。依次类推,可以同样得到第2种和第3种温度变化数组的温度总应力。
由公式(5-5-12)可知温度总应力由温度次应力和温度自应力两项组成,因此,温度次应力也不难求得。其计算结果见表5-5-1。重庆君正的桥梁预应力测压水袋具有搬运铺装方便快捷、成本低廉、可重复使用、符合预压支撑桥梁底模板载量计量,广泛适用于铁路公路桥梁建设。桥梁预应力测压水袋长期接受定制,详情请咨询电话:15703040215(微信)。
从计算结果可以观察到:
(l)对不同的温度梯度模式进行计算,温度应力值相差较大。因此,结构温度应力计算的正确性取决于结构温度场的确定;
(2)如按第2种温度模式计算,跨中截面下缘温度应力将产生拉应力1.581MPa。相当于活载应力数量级,而且与活载应力叠加,有可能会引起箱梁裂缝的主要因素之一,设计者应该引起注意;
(3)上述计算方法也是作了近似处理的,事实上还存在各种荷载的组合问题,特别是支点截面,构件尺寸的剧变,会导致温度应力变化异常,这些问题在设计时都必须考虑。