导　　师： 陈兰

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 桥梁是重要的基础设施,长期超负荷运营和恶劣的服役环境使得桥梁结构病害严重,事故频发。温度是对桥梁不利作用的主要环境因素之一,使得桥梁结构性能退化,承载力下降,安全性得不到保障,耦合其他外部荷载作用,容易诱发重大垮塌事故。桥梁温度的变化取决于其与外部环境的热量交换情况,受气象环境影响严重,而环境风是影响桥梁与外部空气对流热交换的关键因素。本文针对环境风在桥梁结构表面附件的局部特性及其对桥梁温度的影响展开研究,主要内容如下:(1)针对建筑材料在自然环境下的关键热物性参数进行试验研究。对空气与固体之间对流换热的基本原理进行了分析和总结,设计了能快捷测量材料表面对流换热系数的试验装置和计算方法,对不同粗糙度(粗糙与光滑抹面)的C40混凝土板试件在自然环境下的对流换热系数进行了试验测定和分析。受迫对流换热系数受风速影响较大,拟合粗糙表面和光滑表面的对流换热系数hc与风速v的关系分别为hc=6.378+3.929v和hc=5.941+3.519v W/(m2·oC)。(2)采用CFD数值分析软件对箱型截面桥梁表面附近的环境风特性进行了数值分析。首先,对经典圆柱绕流问题进行算例分析以验证计算的正确性;然后,分别对某大跨度钢箱梁悬索桥和大跨混凝土连续刚构梁桥的主梁截面进行了风场数值计算。箱型截面各表面附近的风速与来流风速的差异较大,迎风面和背风面附近的风速紊乱明显,平行来流的表面风速分布相对较平稳。因此,采用场地风速计算所有表面的热对流交换系数与实际情况出入较大,考虑到实际工程中风速测量的可行性,建议采用各表面外法线方向0.5米高度处的风速计算热交换系数。(3)提出了两种考虑桥梁表面风局部特性的桥梁温度场分析方法,即采用我国风荷载规范中的体型系数对场地风速进行修正和采用CD

关 键 词： 箱型桥 温度场 局部风特性 对流换热 数值分析

领　　域： []