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高墩三维日照温度场数值模拟及试验研究
  • ISSN号:1006-2106
  • 期刊名称:《铁道工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:U24[交通运输工程—道路与铁道工程] U442.59[建筑科学—桥梁与隧道工程;交通运输工程—道路与铁道工程]
  • 作者机构:[1]中南大学,长沙410075, [2]湖南省交通规划勘察设计院,长沙410008
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51378503);中国铁路总公司科技研究开发计划资助项目(2015G001-K)
中文摘要:

研究目的:山区高速铁路圆端形空心高墩在日照作用下会存在温差,当截面温差及桥墩高度较大时,就会引起桥墩温度应力及墩顶位移,从而影响高速铁路运行的安全性及舒适性。为获取高墩三维日照温度场及温度变形规律,本文建立高墩三维温度场有限元模型,对高墩日照温度变化开展现场试验及模型验证.以68m圆端形空心高墩为例,分析高墩径向、竖向温度场,以及高墩在日照作用下的变形和受力特征。研究结论:(1)高墩在日照作用下,径向温度沿壁厚方向变化符合负指数函数Tx=Ae^-ax+B变化规律。日照温度影响深度约为0.60m;(2)桥墩表面竖向温度符合Tz=Ae^-az+kz+B函数变化规律;(3)墩顶最大水平位移发生在18:00左右,因此可取18:00的温度场作为控制荷载,对桥墩结构的变形进行检算;(4)桥墩内、外壁均会受到拉应力的影响,在设计时应同时考虑内、外表面的配筋加强,以保证桥墩的抗裂和安全性;(5)该研究成果可为高速铁路圆端形空心高墩的设计和施工提供参考。

英文摘要:

Research purposes: The hollow tall - piers with rounded rectangular cross section of high - speed railways have temperature gradient under the influence of solar radiation. When the temperature gradient and the height of pier exceed the limit, it will influence the safety and comfort of high - speed railways in operation because of the temperature stress and displacement at piers. To determine the changing law of the temperature field and deformations for tall - piers, the three - dimensional finite element model of tall - piers was constructed, and field test of tall - piers temperature field was completed. Taking 68 m tall - piers as an example, the characteristic of the temperature gradients in the longitudinal and transverse bridge directions and the deformation effect under the solar radiation was investigated. Research conclusions:( 1 ) The temperatures along the direction of wall thickness are in negative exponential Tx =Ae^-ax + B function distribution, the influence depth of temperature is about 0.60 m. (2) The temperatures on the vertical surface of the tall - piers accorded with Tz = Ae^-az + kz + B function distribution. (3) The maximum displacements of a tall - pier at the pier top result from the temperature gradients occur at 18:00. It is hopeful that the findings from this study provide the temperature field of 18:00 as the control loads to calculation the deformation of a bridge. (4) The internal and external surface of tall - piers exist tensile stress, it is hopeful to remind the designer of enhancing the rebar of tall- piers to ensure crack resistance and safety. (5)The research results can provide a reference for design and construction of tall - piers.

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期刊信息
  • 《铁道工程学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科协
  • 主办单位:中国铁道学会 中国铁路工程总公司
  • 主编:何宁
  • 地址:北京市复兴路69号中国中铁广场
  • 邮编:100039
  • 邮箱:cres1984@163.com
  • 电话:010-51878355 51878353
  • 国际标准刊号:ISSN:1006-2106
  • 国内统一刊号:ISSN:11-3567/U
  • 邮发代号:80-471
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:13902