考虑逆辐射下的混凝土温度场日变化过程研究.pdfVIP

第9期 广东土木与建筑 No．9 2008年9月 GUANGD0NGARCHIIIECTURECIVILENGINEERING SEP2o08 考虑逆辐射下的混凝土温度场 日变化过程研究 敖增慧 1 王卫锋 2 (1、广州市广园市政建设有限公司 广州510010；2、华南理工大学 广州510640) 摘 要 ：为 了准确获得混凝土箱梁构件任一时刻的温度场分布 ，采用对气象站取得 的太阳辐射 资料进行分析处 理，得到包含混凝土逆辐射 的等效太阳辐射强度数据 ；再根据桥梁构件 的物理热学性能，应用ANSYS软件对构 件温度场进行模拟分析 ，其计算结果与实测值更吻合 ，该法进一步完善后可减少或替代现场测试。 关键词 ：温度场 ：太阳辐射 ：逆辐射 部分 ．波长也远大于太阳辐射 ．又称地面辐射或长波 1 引言 辐射 ．其辐射强度远小于太阳辐射 1．2 气象站对太阳辐射的测定及分析 混凝土箱梁 由于外界太阳照射以及气温的周期 太阳辐射是气象观测指标中的重要内容．根据 变化作用 、加之混凝土的热传导性能较差．因此其内 国际气象组织WMO标准要求 ．太阳辐射标准观测分 部处于不同的温度状态 本文提出一种根据气象站 为总辐射、散射辐射、直接辐射、反射辐射、净全辐射 提供的太阳辐射强度等气象资料和混凝土构件的物 等．主要参数及关系式见表 1 理热学性能．采用大型通用有限元程序 ANSYS的热 本文的气象数据由广州中心气象台提供 ．为气 分析模块快速计算该构件内部任一时刻的瞬态三维 象辐射观测一级站，共进行总辐射、散射辐射、太阳 温度场的方法 ．并将其应用到 巴江河大桥的温度场 直接辐射、反射辐射和净全辐射等5组观测。笔者在 模拟分析中．其计算结果与实测结果较为吻合。 2006年7月 22日8：00开始对广州西二环高速公路 1．1 太阳辐射 巴江河大桥的混凝土箱粱进行了24h连续温度观测． 太阳辐射在经过大气时．约有 20％被大气中的 监测数据详见表2 臭氧、水和二氧化碳所吸收，约有 30％被空气分子、尘 表2 测试 当日的时太 阳辐射测定数据 埃、小水滴等所散射 ．剩下的部分可直接到达地面。 到达地面的太阳总辐射 由两部分组成 ．一是通过大 气直接到达地面的平行光线 。称为太阳直接辐射 ：二 是被大气所散射的．来 自天空各方 向的非平行光线 ． 称为散射辐射 地面向天空作出的辐射 ．其能量集中在红外线 表 1 气象站测定的太阳辐射参数 注)S与水平面夹角不为90。，故 S会减少，其值与太阳高度角有关。 42 ========_j========：：=：=====——————整——塑—蔓——堇——!——宣———塑——堑— — !— 的— 混— 凝土温度’场’ ’日…变化一 过程… 研… 究。 OSEll~Pl200o8No9． 由于气象站没有测定地面辐射 而从表 2中可 ， 施加对流面荷载和热流密度时， 只以最后施加的面 知 日落后 (约 18：00)的太阳直接辐射量为0． 但此时 荷载进行计算。由于受到太阳辐射的箱梁边界与外 的净辐射却为负数，表明地面辐射仍然存在． 因此在 界空气有对流换热 ，因此只有把太阳辐射引起的热 实际计算 中应考虑混凝土逆辐射的影响。 又因为短 流密度换算到气温中去，才能得到综合气温 咒， 其 波反射辐射 为