混凝土温度效应理论讲解

§6.2混凝土的温度效应理论20世纪年50代初期，德国学者从混凝土桥墩裂缝的现场调查分析中，认识到温度应力对混凝土结构的重要性。我国铁道部大桥局曾在20世纪50年代末对实体混凝土桥墩的温差应力作了调研工作。在温度应力研究的起步阶段，国内外都以年温变化产生的均匀温度分布为依据。§6.2混凝土的温度效应理论随着试验及理论研究的进展，开始认识到温度分布的非线性问题。直到20世纪60年代初，英国D.A.Stephenson的研究成果，才使对温度应力的研究从考虑一般的气温作用，进入到考虑日照作用的新阶段。§6.2混凝土的温度效应理论从20世纪60年代以来，国内外都发现由于温度应力而导致混凝土桥梁严重裂损的事故。FritzLeonhardt

曾提到：在箱型桥梁和肋板桥梁的顶面与下缘之间的温差可达到27~33℃；预应力混凝土箱型桥梁大都因温差应力而损害；§6.2混凝土的温度效应理论在不考虑温差应力的设计中，轻信在计算荷载下结构无拉应力就不会出现拉应力是错误的。随着空心高桥墩、大跨度预应力混凝土箱梁桥等一些混凝土结构的发展，温度应力对混凝土结构的影响和危害，已越来越引起工程界的重视。§6.2.1温度分布与温度荷载

6.2.1.1温度分布与温度荷载的特点混凝土桥梁竣工后，某一时刻结构内部与表面各点的温度状态即为温度分布。由于混凝土的导热系数较小，在外表温度急变的情况下，内部温度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。影响混凝土温度分布的外部因素主要是大气温度变化的作用，如太阳辐射、夜间降温、寒流、风、雨、雪等各种气象的作用。影响混凝土温度分布的内部因素，则主要由混凝土的热物理性质、构件形状等决定。§6.2.1温度分布与温度荷载

§6.2.1温度分布与温度荷载1、混凝土的热物理性能混凝土的导热系数和比热等热工参数的主要影响因素是其配合料。龄期与水灰比对热工参数影响较小。骨料对混凝土导热系数的影响较大，一般骨料的导热系数约为1.86~3.49(约为黑金属的1/27），而轻骨料的导热系数约为1.16。骨料对混凝土比热的影响也较明显，普通骨料的比热为800~1200，约为轻骨料比热的1.6倍左右。§6.2.1温度分布与温度荷载1、混凝土的热物理性能在常温范围内混凝土的线膨胀系数一般是不变的，轻质骨料混凝土的数值较小。在一般工程计算中，普通骨料的混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土，线膨胀系数可采用。§6冷.2揭.1前温菊度分衬布与橡温度争荷载2、邪温度月荷载衰的特嫌点混凝熄土桥杠梁构件慈的温度父随时编在变甘化。就自然林环境条件告变化救所产生的温度秃荷载，一州般可框分为日照、骤然逢降温及年温扎变化温度如荷载三种课类型。§6然.2痕.1里温袋度分病布与翻温度既荷载2、接温度绢荷载固的特剖点日照迎温度变化林的主斯要因素是太费阳辐射兔强度、气温弃变化和风速，而灯从设计泳控制温度台荷载腐来考虑，可适简化背为太阳服辐射与气温耐变化这两搞个因伴素。骤然匪降温一般剥只要驳考虑患两个因素，即气温殊变化和风速，可扶以忽略策日辐克射的影邮响。归骤然生降温汗温度寺荷载变化较日炸照温镜度荷刷载缓慢、作砖用时间煮长。年温核变化比较舍简单宇，在梯工程沈设计掩中已慢考虑错。§6弓.2窑.1鲜温末度分游布与虑温度鸣荷载3、烧桥梁秋构件射温度蜜分布伪的特盐点桥梁构件的构造贡明显浮影响阶温度秩分布。在混储凝土箱梁中，波沿顶板表面温度丙分布比较均窝匀，但辰沿腹板表面俗的温度背分布则随时间而变。混凝障土塔柱、墩柱结构帮的垂它直表澡面的温度婆分布，随表面裂的朝向、太阳广方位众角的变观化而异。§6蜘.2盾.1兄温列度分墙布与硬温度增荷载3、尚桥梁随构件速温度搂分布渡的特驴点钢筋对构罚件温枝度分随布的影响己较小，可立不予葱考虑吴。公路奴桥梁馋顶板还上的沥青否路面层，偷当其较厚占时对顶感板有耽明显士的减温作用础，但较薄翁时因其吸热作用守而对麦顶板不利。§6荒.2淘.1蜂温私度分贴布与手温度评荷载6.貌2.堤1.甜2馒温度生场与野温度前荷载宇分析混凝柔土结泻构内冬部的温度揪场是确疲定温度楚荷载的关键。分析浩温度圆场的方法一般度有三沸种：励一是巾用热传昨导微跃分方幻玉程求解涌；二芒是采说用近似药数值衬解；三淘是运鬼用半理盈论半级经验幕公式。§6削.2蹦.1闯温炼度分菜布与浇温度乓荷载6.尘2.戒1.腰2果温度窝场与顷温度旷荷载耻分析1、卷混凝认土热闻传导昨微分守方程丙及边荷界条翅件混凝巨土构孔件内些部和孔表面弹的某一针点，在跟某一瞬间的温度可用旗下式提表示释：温度吧不仅油与坐标x、y附、z有关欺，而葡且与时间t有关庭。§6屋.2假.1挠温脊度分踩布与桃温度锐荷载根据陷热传处导理蚕论，郊对于均质贩、各座向同问性的混姐凝土户，按蜡弹性宵力学驳的推东导可查得下冶列三维梅非稳仓态导恭热方汽程：式中舱—范混凝暑土的长导热会系数子；—混痰凝土察的比知热；—混周凝土辟的容扎重；—混芽凝土眨单位贩体积忙内放猫出的鱼热量艰。§6仪.2苏.1址温鸣度分集布与味温度效荷载当不研隙究大体踏积混庭凝土牙构件造浇筑披阶段农内部勇存在水化零热时，热源q可取0。在热夸传导初始，温度级场为已知函数碑，即篮当t=0时在相秀当多行的情奴况下刘，初始柿温度如分布可认您为是常数，即常数§6凭.2陶.1植温摔度分垫布与百温度边荷载在混己凝土璃与基岛岩及绵新老窝混凝赴土之料间的接触营面上，初始数温度往往犹是不连萍续的。一般宅情况蚊下，纱方程宗常用聚的边界根条件由以他下三种更方式泡给出:（1液）第一弓类边渗界条独件混凝辞土表染面温度词是时帆间的短已知牙函数，即混凝击土与者水接嫩触时伯，表愉面温扇度等抓于已杏知的埋水温那，属必于这辜种边口界条计件。§6遮.2蕉.1辫温亮度分缝布与婆温度换荷载（2耍）第二烤类边唉界条恋件混凝屯土表呜面的热流威量是楚时间宁的已姜知函涛数，即式中n为表厌面外妇法线荡方向。若纱表面替是绝盯热的革，则禾有§6识.2伸.1无温盗度分丽布与艘温度殖荷载（3）第三专类边沿界条盒件当混族凝土腿与空变气接塌触时底，假定希热流成量、洋表面懒温度T、气冒温Ta及日借辐射渐关系为：式中乏—赵表面填总放相热系唐数，返考虑扁对流姑与辐搞射的泊综合离热交义换；Ta—蔽魂阳处足气温卵；—结甚构表财面日乞辐射伶热量释吸收害系数拢；S—为日尸辐射临强度似。§6兽.2胶.1确温兽度分昨布与恰温度箭荷载当桥靠梁位科于荫姻蔽处呼，公离式中结应致取为对流叉放热纱系数，Ta为荫智蔽处陡气温精，S=说0；当研羽究箱艺梁内星表面批时，案则应秩取内象部综合化放热张系数，为牧内部烟空间架气温斯，S=椒0。虽然第三腹类边傍界条美件比较符伶合混凝区土结闲构在自然启环境中的热交源换状毯况，但蒙工程怒实践忠经验存表明顺，按春第三无类边塔界条路件求聚解，即往往愁要选取耀合适刺的放缠热系曲数，才棉能得纯到较治满意基的计息算结肃果。§6错.2逝.1周温粗度分挂布与踪蝶温度森荷载为简化蠢起见，自减然也云考虑播到导池热系厘数、涉放热宵系