混凝土箱梁的温度作用效应直接影响了公路混凝土箱梁桥的安全性。统计资料和研究表明，公路桥梁混凝土箱梁某些部位裂缝是由于温度作用而产生的，其原因是缺乏在系统观测数据上对混凝土箱梁温度场的深入研究。本研究旨在公路混凝土箱梁桥温度场的实际观测基础上深入研究并完善混凝土箱梁温度场的理论与计算方法。主要研究内容和成果如下： 对陕西，江苏，江西等地域的大跨径公路桥预应力混凝土连续箱梁进行了的温度与应变连续观测，根据观测的数据，系统地研究了混凝土箱梁温度场随时间的变化规律。测试日照辐射、大气降温等不同气象条件下，混凝土箱梁周围风速，辐射等环境变量作用下混凝土箱梁温度场的变化规律。 采用系统聚类分析与非参数统计方法对混凝土箱梁日最大竖向温差进行了研究，结果表明，对于使用阶段具有100mm沥青铺装层的混凝土箱梁，最大正温差在夏季服从于W(8.5360, 3.6658)的Weibull分布，在冬季服从W(3.9760, 2.5202)的Weibull分布。相应温差可以用weibull分布表示。 通过流固耦合方法建立空间有限元模型对不同气象条件下混凝土箱梁桥的温度场和应力场进行了研究，得到了不同作用下温度场与温度应力的计算模式。进行了不同模式下应力分析。结果显示，采用保温措施后，得到的箱梁混凝土应力值会变小。 2100433B

暴露在自然环境中的混凝土箱梁桥存在非稳态温度场，由此引起的过大温差会使混凝土箱梁开裂。本研究开展基于CFD理论的通风孔影响下混凝土箱梁与空气流固耦合传热特性研究，分析混凝土箱梁的温度场与温度应力。.首先建立带通风孔的混凝土箱梁实验模型，研究日照辐射、大气降温等不同气象条件下，混凝土箱梁内外风速、风压等流场矢量与温度场的变化规律。其次基于CFD理论与有限体积法，建立带通风孔的混凝土箱梁与内外空气的流固耦合传热模型，确定不同气象条件下箱梁内外气体的湍流模型，得到混凝土箱梁内外气体的自然对流特性与箱梁瞬态温度场分布。然后改变通风孔设计参数，研究箱梁与内外空气热交换规律的改变。再利用有限元方法，分析混凝土箱梁在不同温度场下的应力响应。最终提出以有效降低温度应力为指标的通风孔优化设计方法。研究成果将丰富并创新混凝土箱梁桥裂缝控制与设计理论，对我国混凝土箱梁桥的裂缝控制工作具有重要的实用价值。

1950 年世界上第1座采用节段悬浇施工和后张预应力的箱梁桥，德国主跨62m的Balduisntein桥的竣工，标志着预应力混凝土箱梁桥进入大跨径时期，大跨径预应力混凝土箱梁桥以其良好的结构性能和优美的外形在世界各地得到了广泛的应用，主跨已达301m。但是近年来，随着跨度增长，主梁的下挠问题日益突出，严重影响到这一桥型的继续发展。其主梁下挠的特点表现为：

（1）挠度长期增长增长率随时间可能呈加速、降低或保持均速变化的趋势；

（2）结构的长期挠度远大于设计计算的预计值。世界一些典型大跨径预应力混凝土箱梁桥的下挠情况不但说明国内外普遍性地存在主梁下挠的问题，而且也从一个侧面表明大跨径预应力混凝土箱梁的长期下挠的确是体系上存在缺陷，不同地域造成的材料与环境的差别、施工质量的差别等特定因素不是造成下挠的必然原因。

主要原因分析：

（1）混凝土收缩徐变 (包含箱梁断面构件不同厚度导致的收缩差异影响、交通荷载和温度变化引起的反复荷载效应、施工接缝的影响、环境温度与湿度的变化等)；

（2）对预应力长期损失估计偏低；

（3）混凝土的开裂；

（4）施工方法 (特别是合龙方式)导致的不利的成桥应力状态。

第1章　绪论

1．1　预应力混凝土箱梁桥的发展概况

1．2　预应力混凝土箱梁桥的特点

1．3　预应力混凝土箱梁桥裂缝问题

第2章　裂缝分类与成因

2．1　按裂缝产生的外因分类

2．2　按裂缝的力学特性分类

2．3　按裂缝发生的部位分类

第3章　箱梁桥开裂的敏感性因素分析

3．1　平面计算和空间计算的分析比较

3．2　竖向预应力

3．3　纵向预应力

3．4　温度梯度模式

3．5　容许主拉应力

3．6　收缩徐变效应

第4章　箱梁桥设计方法与构改进

4．1　设计方法

4．2　纵向预应力束设计

4．3　比拟法的应用

4．4　箱梁桥尺寸设计

4．5　配筋设计及合理布置

4．6　验算与控制

第5章　施工、养护及其改进措施

5．1　施工控制

5．2　养护策略

第6章　工程实例

6．1　实例Ⅰ

6．2　实例Ⅱ

6．3　实例Ⅲ

6．4　实例Ⅳ

6．5　实例Ⅴ

6．6　国外同类桥梁的设计计算思路简介

第7章　结论与建议

7．1　总体布置

7．2　计算与设计

7．3　裂缝控制措施

参考文献

致谢

前言

1 绪论

1.1 碾压混凝土坝概述

1.2 碾压混凝土重力坝温度场和温度应力场研究现状

1.3 大体积混凝土结构温度应力补偿研究

1.4 大体积混凝土结构表面保温研究现状

1.5 考虑昼夜温差影响的碾压混凝土重力坝温度应力场研究

1.6 碾压混凝土拱坝温度应力研究现状

1.7 碾压混凝土坝温度场反分析研究现状

2 大体积混凝土温度场和温度应力场计算原理

2.1 热传导基本理论

2.2 温度场和应力场三维有限元计算原理

2.3 大体积混凝土温度场有限元计算

2.4 大体积混凝土应力场有限元计算

3 碾压混凝土水化热温升变化规律

3.1 水泥的水化热变化规律

3.2 混凝土的绝热温升变化规律

3.3 大体积混凝土的温升变化规律

3.4 碾压混凝土的发热规律

3.5 混凝土坝的特征温度和特征温差

4 三维有限元浮动网格法

4.1 浮动网格的仿真计算方法

4.2 浮动网格引起的热力学参数误差分析

4.3 浮动网格与不浮动网格的计算结果对比分析

5 混凝土坝三维有限元温控仿真计算程序

5.1 混凝土坝三维有限元温控仿真计算程序功能

5.2 拱坝三维有限元温控仿真计算程序介绍

5.3 重力坝三维有限元温控仿真计算程序介绍

6 分区浮动网格法在有孔坝段温度应力场计算中的应用

6.1 分区浮动网格法的仿真计算模型

6.2 分区浮动网格法的程序设计难点

6.3 分区浮动网格法的计算程序验证

6.4 工程算例分析

7 利用MgO混凝土解决重力坝温度应力问题的应用研究

7.1 Mg0水泥及掺MgO混凝土

7.2 高外掺MgO碾压混凝土温度应力计算原理

7.3 程序验证

7.4 MgO碾压混凝土坝算例分析

8 大体积混凝土表面保温计算方法研究

8.1 等效表面散热系数法

8.2 等效厚度法

8.3 导热系数法

8.4 程序验证

8.5 工程算例分析

9 考虑昼夜温差的碾压混凝土坝温度场仿真分析

9.1 昼夜温差对长间歇基础垫层温度场和温度应力的影响

9.2 考虑昼夜温差的碾压混凝土坝温度场仿真分析

10 碾压混凝土拱坝温度应力计算研究

10.1 碾压混凝土拱坝温度场程序验证

10.2 碾压混凝土拱坝算例分析

11 碾压混凝土坝温度场反分析研究

11.1 工程反问题的特点

11.2 工程反问题的求解方法

11.3 可变容差法

11.4 碾压混凝土坝温度场反分析研究

11.5 程序验证

参考文献