从实 际工程设计角度 出发 ，建立实体模 型分析了温度应力的分布规律 ，并将其纵 向应力计算 结果与相应杆 系模型 和初等梁 理论结果进行 了对 比分析 。同时对影响箱梁横 向温度应力分布的一些 因素进行 了参数分 析 ，在对不 同参数计算结 果进行对 比分析 的基础上 ，总结出了箱梁横 向温度应力 分布的规 律，并提 出了一些建议 以供设计人员参考 。 关 键 词 ： 温 度 应 力 ；梯 度 温 度 ；自应 力 ；顶 板 ；腹 板 ；承 托 0 引 言 由于混凝 土 的导 热 系 数 小 ，在外 部 温 度 急 变 的情 况下 ，箱 梁 内部温 度 的变化存 在 明显 的滞后 现象 ，导 致 每层混 凝土 所得 到 或 扩散 的热 量 有较 大 的差 异 ，形 成 非线性 分 布的温 度状 态_1]。这种非 线性 温度 沿 桥长 方 向的分 布 是 比较 接 近 的 ，工 程 上 可 以忽 略 这个 方 向 的 温度作 用 的影响 ，而 只考 虑 桥 梁竖 向 的非 线性 温 度 分 布 。箱 梁 竖 向沿 梁 高 的 温差 通 常可 简 化 为 方 程 为 T 一 T／e- 的 曲线分 布 ，目前 国 内外 的 桥 梁 规 范 都 是 将 箱梁 温差 曲线分 布 近一 步 简 化 为 多段 线 分 布 (以下 简 称为梯 度 温度分 布 )。根据 简化 的梯度 温度 分 布 ，假 定 各 向温度应 力分 量 互 相 独立 可 以分 别计 算 ，以结 构 力 学方 法计算 单 向温 度 应 力 ，然 后 叠加 组 合 形 成 多 向温 度应 力分 布 。在 这 计 算 过 程 中一 般 采 用 以下 假 定 ：假 定混凝 土 材 质 是 均 质 、各 向 同 性 的 ；在 未 发 生 裂 缝 之 前 ，符合 弹性 变形规律 ；满 足平截 面假定 。TB1002．3- 2005((铁路 桥涵 钢 筋 混凝 土 和 预应 力 混 凝 土 结构 设 计 规 范》和 JTG D62—2004((公 路钢 筋混凝 土及 预应 力混 凝 土桥 涵 设 计 规 范 》，也 都 按 此 方 法 计 算 箱 梁 温 度 应 力 。 1 箱梁 温度作 用计 算模 型 根据 规范 的梯 度 温度 作 用 假设 条 件 ，可将 混 凝 土 箱梁 梯度 温度分 布产 生 的温度应 力 分为温 度 自应 力和 约束应 力 。温度 自应 力是 因为 梯度 温度作用 产 生 的变 形需 要满 足平截 面假 定 而 产 生 的 ；温度 约 束 应 力是 由 于外部条 件 约束 结 构 变 形 而产 生 的。但 是 ，在 规 范梯 度温 度作 用下 ，实 际 的箱 梁 结 构 产 生 的变 形 是 非线 性 的 ，不一 定满 足平 截 面 假 定 。以 下通 过 比较 温 度 自应 收 稿 日 期 ：2Ol4一O627 54上踢 么咯 N。．32o14 力 理论解 、平 面杆 系 模 型解 和实 体模 型解 之 间的 差 异 来 分析 梯度温 度 应 力计 算 假 设 的合 理 性 和 适 用性 ，并 由实体 模型分 析结 果得 出箱 梁梯度 温度 应力 的分 布 规 律 。由于结构 升温 和降 温所产 生 的温度 应力 分布 具 有 相 似性 ，以下 计算 仅 以梯度升 温 为例 。 1．1 纵 向温度 自应 力 由于结构 的温 度约 束应力 与外 部边 界条 件 密切 相 关 ，其计 算方 法 十分 明确 ，因此本 文只讨 论箱 梁纵 向梯 度 温度 自应 力 分 布 。为 了消 除边 界 条 件 的影 响 ，通 过 建 立 20m 简 支箱梁 模 型来分 析 箱梁 的温 度 白应 力 ，平 面杆 系 和 实体 模 型 分 别 采 用 Midas和 Ansys通 用 有 限元程 度 。箱 梁横 断 面如 图 1所示 。 图 1 箱 梁 横 断 面 图 (单 位 ：cm) (1)温度 自应 力 梁 理论 解 。假 设 温 度 梯度 分 布 函 数 为 T 一T(y)，则 纵 向沿 梁 高 各 点 的 自由变 形 为 e ( )一aT( )(a为材 料 的线 膨 胀 系数 )，根 据平 截 面 假 定 ，箱 梁 的变形需 要满 足线性 分 布 ，假设 分 布 函数 为 ￡ ( )一 ￡oq-py： 式 中￡。为 Y一0处 应变值 ；p为截面 变形后 的曲率 。 自由变形 e( )和满 足 平截 面假 定 的 线 性变 形 e ( )之 间 的差 值 即 为梯 度 温 度 产 生 的应 变 ￡(Y)一aT ( )-$。-py。由于 结构外 部 无荷 载作 用 ，自应 力在 截 面上 处于 自平衡 状态 ，根据平 衡方 程 ∑N===0和 EM 一 0，可 解得 ￡。和 p值 ，代 入 温 度 白应 变方 程 即可得 到 温 度 白应 力 的为 ( )一EE()。

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