钢结构桥梁处于复杂自然环境中,其温度将随太阳辐射和气温的影响而变化.这种温度变化不仅有均匀的整体温升温降,也有沿横桥向和主梁竖向的不均匀分布.桥梁结构温度的变化和不均匀分布将导致结构热胀冷缩,使得结构发生位移或形变,当这种位移或形变受到约束时,将在结构中产生较大的次内力和温度次应力.在某些不利条件下,结构某些部位产生的温度次应力可能大于车辆或其他活载产生的应力.桥梁设计如忽略或未能正确估计温度荷载效应可能会导致桥梁损坏甚至发生倒塌.为研究太阳辐射下闭口钢箱梁的竖向温度梯度大小和分布特征,首先比较了国内外四个主要规范对主梁或钢箱梁竖向温度梯度的规定,其中,仅欧洲规范1明确规定了钢箱梁的竖向温度梯度模式.然后以长沙湘江三汊矶大桥钢箱梁内的温度实测为研究对象,通过在钢箱梁同一个横隔板上横桥向布设两个温度测试断面,在夏季强太阳辐射和高环境温度的天气条件下,对两个断面上的测点温度进行了多次测量,获得了24 h内铺装层顶面、钢箱梁面板、箱内空气、钢箱底板和环境温度,分析了横隔板上不同测点的竖向温度随时间的变化规律.研究表明:在高温天气和强烈太阳辐射作用下,铺装层顶面、钢箱梁顶板、箱内空气、钢箱底板和环境温度表现出相同的变化趋势;太阳辐射使得桥面铺装快速升温并在14:00左右达到最大值;钢箱梁面板温度在16:00左右达到最高值;面板和底板在14:00—18:00之间存在较大的温差,记录的最大正温差在14:30左右达到最大值(16.8℃);竖向正温度梯度分布为非线性,观测到的梁顶正温差大,但其负温差明显偏小.基于获得的顶底板最大温差,采用四折线拟合了横隔板竖向温度梯度,5个参考点离开顶板的距离分别是0,100,300,650 mm和梁高h,对应的5个温度梯度值分别是 ΔT1=17℃、ΔT2=13℃、ΔT3=8℃、ΔT4=4.5℃和0℃.研究表明,欧洲规范1的四折线模式能用于描述该钢桥钢箱梁竖向温度梯度.

钢箱梁;竖向温度梯度;现场实测;规范条文;太阳辐射

湖南大学土木工程学院, 长沙 410082;汕头大学工学院, 广东汕头 515063

[1]祝志文;王乙静;李健朋;滕华俊-.钢箱梁竖向温度梯度规范条文的对比与实测)[J].钢结构,2022(04):40-62

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