混凝土溫度效應(yīng)理論講解

§6.2混凝土的溫度效應(yīng)理論20世紀(jì)年50代初期，德國(guó)學(xué)者從混凝土橋墩裂縫的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析中，認(rèn)識(shí)到溫度應(yīng)力對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的重要性。我國(guó)鐵道部大橋局曾在20世紀(jì)50年代末對(duì)實(shí)體混凝土橋墩的溫差應(yīng)力作了調(diào)研工作。在溫度應(yīng)力研究的起步階段，國(guó)內(nèi)外都以年溫變化產(chǎn)生的均勻溫度分布為依據(jù)?！?.2混凝土的溫度效應(yīng)理論隨著試驗(yàn)及理論研究的進(jìn)展，開始認(rèn)識(shí)到溫度分布的非線性問題。直到20世紀(jì)60年代初，英國(guó)D.A.Stephenson的研究成果，才使對(duì)溫度應(yīng)力的研究從考慮一般的氣溫作用，進(jìn)入到考慮日照作用的新階段?！?.2混凝土的溫度效應(yīng)理論從20世紀(jì)60年代以來，國(guó)內(nèi)外都發(fā)現(xiàn)由于溫度應(yīng)力而導(dǎo)致混凝土橋梁嚴(yán)重裂損的事故。FritzLeonhardt

曾提到：在箱型橋梁和肋板橋梁的頂面與下緣之間的溫差可達(dá)到27~33℃；預(yù)應(yīng)力混凝土箱型橋梁大都因溫差應(yīng)力而損害；§6.2混凝土的溫度效應(yīng)理論在不考慮溫差應(yīng)力的設(shè)計(jì)中，輕信在計(jì)算荷載下結(jié)構(gòu)無拉應(yīng)力就不會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力是錯(cuò)誤的。隨著空心高橋墩、大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋等一些混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展，溫度應(yīng)力對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的影響和危害，已越來越引起工程界的重視?！?.2.1溫度分布與溫度荷載

6.2.1.1溫度分布與溫度荷載的特點(diǎn)混凝土橋梁竣工后，某一時(shí)刻結(jié)構(gòu)內(nèi)部與表面各點(diǎn)的溫度狀態(tài)即為溫度分布。由于混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)較小，在外表溫度急變的情況下，內(nèi)部溫度變化存在明顯的滯后現(xiàn)象，導(dǎo)致每層混凝土所得到或擴(kuò)散的熱量有較大的差異，形成非線性分布的溫度狀態(tài)。影響混凝土溫度分布的外部因素主要是大氣溫度變化的作用，如太陽(yáng)輻射、夜間降溫、寒流、風(fēng)、雨、雪等各種氣象的作用。影響混凝土溫度分布的內(nèi)部因素，則主要由混凝土的熱物理性質(zhì)、構(gòu)件形狀等決定?！?.2.1溫度分布與溫度荷載

§6.2.1溫度分布與溫度荷載1、混凝土的熱物理性能混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱等熱工參數(shù)的主要影響因素是其配合料。齡期與水灰比對(duì)熱工參數(shù)影響較小。骨料對(duì)混凝土導(dǎo)熱系數(shù)的影響較大，一般骨料的導(dǎo)熱系數(shù)約為1.86~3.49(約為黑金屬的1/27），而輕骨料的導(dǎo)熱系數(shù)約為1.16。骨料對(duì)混凝土比熱的影響也較明顯，普通骨料的比熱為800~1200，約為輕骨料比熱的1.6倍左右?！?.2.1溫度分布與溫度荷載1、混凝土的熱物理性能在常溫范圍內(nèi)混凝土的線膨脹系數(shù)一般是不變的，輕質(zhì)骨料混凝土的數(shù)值較小。在一般工程計(jì)算中，普通骨料的混凝土、鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土，線膨脹系數(shù)可采用。§6冷.2揭.1前溫菊度分襯布與橡溫度爭(zhēng)荷載2、邪溫度月荷載衰的特嫌點(diǎn)混凝熄土橋杠梁構(gòu)件慈的溫度父隨時(shí)編在變甘化。就自然林環(huán)境條件告變化救所產(chǎn)生的溫度禿荷載，一州般可框分為日照、驟然逢降溫及年溫扎變化溫度如荷載三種課類型?！?然.2痕.1里溫袋度分病布與翻溫度既荷載2、接溫度絹荷載固的特剖點(diǎn)日照迎溫度變化林的主斯要因素是太費(fèi)陽(yáng)輻射兔強(qiáng)度、氣溫棄變化和風(fēng)速，而燈從設(shè)計(jì)泳控制溫度臺(tái)荷載腐來考慮，可適簡(jiǎn)化背為太陽(yáng)服輻射與氣溫耐變化這兩搞個(gè)因伴素。驟然匪降溫一般剝只要駁考慮患兩個(gè)因素，即氣溫殊變化和風(fēng)速，可扶以忽略策日輻克射的影郵響。歸驟然生降溫汗溫度寺荷載變化較日炸照溫鏡度荷刷載緩慢、作磚用時(shí)間煮長(zhǎng)。年溫核變化比較舍簡(jiǎn)單宇，在梯工程沈設(shè)計(jì)掩中已慢考慮錯(cuò)?！?弓.2窯.1鮮溫末度分游布與慮溫度鳴荷載3、燒橋梁秋構(gòu)件射溫度蜜分布偽的特鹽點(diǎn)橋梁構(gòu)件的構(gòu)造貢明顯浮影響階溫度秩分布。在混儲(chǔ)凝土箱梁中，波沿頂板表面溫度丙分布比較均窩勻，但辰沿腹板表面俗的溫度背分布則隨時(shí)間而變?；炷贤了⒍罩Y(jié)構(gòu)幫的垂它直表澡面的溫度婆分布，隨表面裂的朝向、太陽(yáng)廣方位眾角的變觀化而異?！?蜘.2盾.1兄溫列度分墻布與硬溫度增荷載3、尚橋梁隨構(gòu)件速溫度摟分布渡的特驢點(diǎn)鋼筋對(duì)構(gòu)罰件溫枝度分隨布的影響己較小，可立不予蔥考慮吳。公路奴橋梁饞頂板還上的瀝青否路面層，偷當(dāng)其較厚占時(shí)對(duì)頂感板有耽明顯士的減溫作用礎(chǔ)，但較薄翁時(shí)因其吸熱作用守而對(duì)麥頂板不利?！?荒.2淘.1蜂溫私度分貼布與手溫度評(píng)荷載6.貌2.堤1.甜2饅溫度生場(chǎng)與野溫度前荷載宇分析混凝柔土結(jié)瀉構(gòu)內(nèi)冬部的溫度揪場(chǎng)是確疲定溫度楚荷載的關(guān)鍵。分析浩溫度圓場(chǎng)的方法一般度有三沸種：勵(lì)一是巾用熱傳昨?qū)④S分方幻玉程求解涌；二芒是采說用近似藥數(shù)值襯解；三淘是運(yùn)鬼用半理盈論半級(jí)經(jīng)驗(yàn)?zāi)还健！?削.2蹦.1闖溫?zé)挾确植瞬寂c澆溫度乓荷載6.塵2.戒1.腰2果溫度窩場(chǎng)與頃溫度曠荷載恥分析1、卷混凝認(rèn)土熱聞傳導(dǎo)昨微分守方程丙及邊荷界條翅件混凝巨土構(gòu)孔件內(nèi)些部和孔表面彈的某一針點(diǎn)，在跟某一瞬間的溫度可用旗下式提表示釋：溫度吧不僅油與坐標(biāo)x、y附、z有關(guān)欺，而葡且與時(shí)間t有關(guān)庭?！?屋.2假.1撓溫脊度分踩布與桃溫度銳荷載根據(jù)陷熱傳處導(dǎo)理蠶論，郊對(duì)于均質(zhì)販、各座向同問性的混姐凝土戶，按蠟彈性宵力學(xué)駁的推東導(dǎo)可查得下冶列三維梅非穩(wěn)倉(cāng)態(tài)導(dǎo)恭熱方汽程：式中艙—范混凝暑土的長(zhǎng)導(dǎo)熱會(huì)系數(shù)子；—混痰凝土察的比知熱；—混周凝土辟的容扎重；—混芽凝土眨單位販體積忙內(nèi)放貓出的魚熱量艱?！?儀.2蘇.1址溫鳴度分集布與味溫度效荷載當(dāng)不研隙究大體踏積混庭凝土牙構(gòu)件造澆筑披階段農(nóng)內(nèi)部勇存在水化零熱時(shí)，熱源q可取0。在熱夸傳導(dǎo)初始，溫度級(jí)場(chǎng)為已知函數(shù)碑，即籃當(dāng)t=0時(shí)在相秀當(dāng)多行的情奴況下劉，初始柿溫度如分布可認(rèn)您為是常數(shù)，即常數(shù)§6憑.2陶.1植溫摔度分墊布與百溫度邊荷載在混己凝土璃與基島巖及綿新老窩混凝赴土之料間的接觸營(yíng)面上，初始數(shù)溫度往往猶是不連萍續(xù)的。一般宅情況蚊下，紗方程宗常用聚的邊界根條件由以他下三種更方式泡給出:（1液）第一弓類邊滲界條獨(dú)件混凝辭土表染面溫度詞是時(shí)帆間的短已知牙函數(shù)，即混凝擊土與者水接嫩觸時(shí)伯，表愉面溫扇度等抓于已杏知的埋水溫那，屬必于這辜種邊口界條計(jì)件?！?遮.2蕉.1辮溫亮度分縫布與婆溫度換荷載（2耍）第二烤類邊唉界條戀件混凝屯土表嗚面的熱流威量是楚時(shí)間寧的已姜知函濤數(shù)，即式中n為表厭面外婦法線蕩方向。若紗表面替是絕盯熱的革，則禾有§6識(shí).2伸.1無溫盜度分麗布與艘溫度殖荷載（3）第三專類邊沿界條盒件當(dāng)混族凝土腿與空變氣接塌觸時(shí)底，假定希熱流成量、洋表面懶溫度T、氣冒溫Ta及日借輻射漸關(guān)系為：式中乏—趙表面填總放相熱系唐數(shù)，返考慮扁對(duì)流姑與輻搞射的泊綜合離熱交義換；Ta—蔽魂陽(yáng)處足氣溫卵；—結(jié)甚構(gòu)表財(cái)面日乞輻射伶熱量釋吸收害系數(shù)攏；S—為日尸輻射臨強(qiáng)度似?！?獸.2膠.1確溫獸度分昨布與恰溫度箭荷載當(dāng)橋靠梁位科于蔭姻蔽處呼，公離式中結(jié)應(yīng)致取為對(duì)流叉放熱紗系數(shù)，Ta為蔭智蔽處陡氣溫精，S=說0；當(dāng)研羽究箱藝梁內(nèi)星表面批時(shí)，案則應(yīng)秩取內(nèi)象部綜合化放熱張系數(shù)，為牧內(nèi)部煙空間架氣溫斯，S=椒0。雖然第三腹類邊傍界條美件比較符伶合混凝區(qū)土結(jié)閑構(gòu)在自然啟環(huán)境中的熱交源換狀毯況，但蒙工程怒實(shí)踐忠經(jīng)驗(yàn)存表明順，按春第三無類邊塔界條路件求聚解，即往往愁要選取耀合適刺的放纏熱系曲數(shù)，才棉能得純到較治滿意基的計(jì)息算結(jié)肅果。§6錯(cuò).2逝.1周溫粗度分掛布與蹤蝶溫度森荷載為簡(jiǎn)化蠢起見，自減然也云考慮播到導(dǎo)池?zé)嵯道鍞?shù)、涉放熱宵系