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经验交流

钢箱梁日照温差作用效应分析

韩珠

摘要：桥梁建设，会受到各种温度荷载的影响。本文通过MIDAS/Civil建立的有限元模型，对钢箱梁受温

度作用时结构的内力位移进行分析。结果表明：在日照温差的影响下，施工无需考虑纵向变形，但必须考虑竖

向变形，其在施工监控过程中影响较大。在成桥状态下，应考虑温差产生的应力大小对疲劳寿命的影响。

关键词：钢箱梁；日照温差作用；竖向变形；施工监控

钢箱梁由于重量轻、强度高、工厂化施工、外形美观与温度作用的影响下，最不利的荷载组合工况下结构构

等诸多优点，在桥梁工程中得到了广泛应用[。然而钢材件的承载力和稳定性。高婧等[5]基于温度实测数据结合

不同于混凝土材料，同时，夏季炎热地区，钢结构桥梁的ANSYS模拟，分析扁平钢箱梁的温度、温差分布特征。结

自身温度远超体感温度，在长期服役过程中，季节交替、果表明，在最不利温度场分布梯度的工况下，顶板温度应

昼夜温差等温度作用会使钢箱梁桥受到温度荷载的影响，力最大值与设计车辆荷载作用下的应力非常接近，应结合

在温度作用下会引起结构变形等，影响结构施工。但实际当地气候情况进行扁平钢箱梁设计，考虑日照温度效应的

桥梁结构所处的温度场并不是单一的温度作用，往往会受影响。朱颖等[6]建立热力耦合模型，分析了大跨度钢桁悬

到多种温度作用的耦合，而在进行桥梁工程设计时难以将索桥在日照温度场的作用效应。结果表明，在桥梁的施工

其全部考虑在内，对钢结构桥梁所处的温度场效应进行分和运营过程中，日照温度场起着不可忽视的温度作用。宋

析。在季节交替、昼夜温差等因素的影响下会产生一个动毅等[7为研究温度场特征，利用钢－混凝土组合梁缩尺模

态变化的温度场，炎热地区在夏季的日照作用下，钢桥顶型进行了相关实验。结果表明，相比骤然降温，日照辐射

板受日照影响，温度迅速升高，但钢桥内部升温相对缓慢，对钢－混凝土组合梁结构的温度影响更大；基于试验数据

这会使钢桥在温度梯度作用下产生变形甚至附加应力。提出混凝土桥面板与钢梁的最不利竖向正、负温度梯度二

通常情况下，日照温差效应会使结构产生温度应力，次抛物线拟合模型，准确性与可靠性较强。

温度应力不可忽视，诸多学者的研究表明，甚至会产生温目前针对钢箱梁桥温度场及温度效应的研究还相对较

度应力大于活载应力的情况。应力过大会影响结构的正常有学者对钢箱梁在日照作用下的温度场分布进行

少[8-10]。有

使用甚至影响其使用寿命，故温度作用对钢桥的影响还是了有限元模拟，并与实测数据进行了对比分析，发现数据

要引起足够的重视[2]。基本符合实际。本文通过MIDAS/Civil建立的有限元模型，

对钢箱梁在温度作用下结构的内力位移展开分析。

研究现状

国内外学者针对混凝土箱梁的温度场、温度效应进行二、有限元模型

了研究，但针对钢桥的温度场研究较少。由于温度对桥梁（一）模型概况

结构的影响不容忽视，近年来，越来越多学者对钢桥的温本文利用MIDAS/Civil建立3m×30m连续梁模型，钢

度场进行了相关研究。箱梁为单箱单室箱型主梁，主梁截面如图1所示，桥面宽

孙国晨等[3]为研究不同温度分布下桥梁结构的受力，

利用ANSYS有限元模拟与实测数据进行对比分析，对计

算方法及我国相关规范中，桥梁横截面温度的合理性进行

了论证。诸熠楚[4]对超长高层钢框架结构的温度效