§6.2.2溫度應(yīng)力分析6.2.2.1橋梁上部結(jié)構(gòu)的溫差荷載與溫差應(yīng)力1、T型與Π型橋梁的溫差荷載在日照作用下，T型與Π型梁底部的很小溫差分布和肋板水平方向的溫差一般被略去，溫差分布近似地簡化為一支單向溫差分布曲線

式中：—梁頂、底的溫差（一般取值約20℃）；

—指數(shù)系數(shù)（一般取為5，以米計）。

§6.2.2溫度應(yīng)力分析T型與Π型橋梁的溫差分布與應(yīng)變

§6.2.2溫度應(yīng)力分析2、箱型橋梁溫差荷載（1）單室箱梁的溫差荷載在日照升溫、降溫等因素作用下，單室箱梁沿橋長方向的溫度分布可認(rèn)為一致，沿梁高與沿梁寬的溫差分布可簡化為：

式中：—箱梁頂、底的溫差（一般取值約為15℃，僅計算豎向溫差時取約20℃）；§6.2.2溫度應(yīng)力分析

—箱梁兩外側(cè)腹板的溫差（一般取值約為15℃）；、—指數(shù)系數(shù)（一般取7，僅考慮豎向溫差時取5，x、y以米計）。單室箱梁溫差分布(a)沿梁高溫差分布(b)沿梁寬溫差分布§6.2.2溫度應(yīng)力分析因受寒流降溫影響，箱梁各板壁厚度方向的溫差分布可按下式計算：式中—指數(shù)系數(shù)（一般取12，y以米計）；—箱梁壁板的負(fù)溫單室箱梁降溫溫差分布差（一般可取-10℃）。§6.2.2溫度應(yīng)力分析（2）多室箱梁的溫差荷載多室箱梁的豎向溫差分布規(guī)律與單室箱梁基本一致，唯中腹板的溫度變化較小，豎向溫差分布略有差別。根據(jù)實測資料比較分析，可用單室箱梁的溫差分布圖式來分析雙室與多室箱梁。雙室與多室箱梁橫向的溫差分布規(guī)律和數(shù)值，均與單室箱梁類同。這也是由對實測溫差荷載資料進(jìn)行分析后得出的?！?.2.2溫度應(yīng)力分析3、規(guī)范的溫差荷載圖式英國BS規(guī)范關(guān)于溫度荷載的規(guī)定，是國外關(guān)于橋梁結(jié)構(gòu)溫度荷載規(guī)定中最為詳細(xì)的?？紤]了氣溫、太陽輻射、逆輻射等每日和季節(jié)變化的因素。BS規(guī)范T型、Π型梁沿梁高方向的溫差分布§6.2.2溫度應(yīng)力分析我國公路橋梁規(guī)范（1985）規(guī)定T型、Π型梁橋面板與其它部位的溫差分布為5℃（矩形圖式，升溫）。其它國家規(guī)范中也有按沿頂板厚度方向線性溫差分布。我國鐵路橋梁規(guī)范規(guī)定同本書介紹。 §6.2.2溫度應(yīng)力分析英國BS規(guī)范中的箱梁頂板溫差分布升溫§6.2.2溫度應(yīng)力分析降溫§6.2.2溫度應(yīng)力分析我國公路橋梁規(guī)范（1985）中規(guī)定升、降溫的溫差分布僅限于箱梁的頂板部分，采用矩形分布圖式。我國鐵路橋梁規(guī)范關(guān)于箱梁溫差荷載如前介紹。其它國家規(guī)范還有沿梁高線性變化的溫差分布圖式，此不贅述?！?.2.2溫度應(yīng)力分析4、溫差應(yīng)力假定沿梁長方向溫度分布均勻，斷面局部變化引起的微小溫差分布的差別可略去；假定混凝土均質(zhì)、各向同性，開裂之前符合彈性變形規(guī)律；平截面假定仍然適用；可采用疊加原理組合多向溫差荷載狀態(tài)下的溫差應(yīng)力。（1）橋梁縱向溫差應(yīng)力以沿梁高方向溫差荷載為例進(jìn)行溫差應(yīng)力分析?！?.2.2溫度應(yīng)力分析1）縱向自約束應(yīng)力設(shè)梁高由溫差產(chǎn)生的自由應(yīng)變?yōu)椋?/p>

式中—材料的線膨脹系數(shù)；—沿梁高的溫差分布，原點在梁底方向向上。根據(jù)平截面假定，實際應(yīng)變?yōu)椋?/p>

式中—梁底處的應(yīng)變；—截面處微段的曲率?！?.2.2溫度應(yīng)力分析以上應(yīng)變差產(chǎn)生的自約束應(yīng)變?yōu)椋?/p>

自約束應(yīng)力為：

截面自約束應(yīng)力處于自平衡狀態(tài)利用，可解得與§6.2.2溫度應(yīng)力分析2）縱向外約束應(yīng)力截面自約束作用，橋梁構(gòu)件將發(fā)生變形當(dāng)結(jié)構(gòu)為超靜定時，多余約束將引起內(nèi)力及應(yīng)力（2）橫向溫差應(yīng)力T型與Π型梁一般不考慮橫向溫差應(yīng)力問題箱梁橫向溫差應(yīng)力計算有兩個方面：與日照溫差荷載對應(yīng)的溫差應(yīng)力；與寒流降溫溫差荷載對應(yīng)的溫差應(yīng)力?！?.2.2溫度應(yīng)力分析不管哪方面，橫向溫差應(yīng)力計算應(yīng)分成橫向自約束應(yīng)力和橫向框架應(yīng)力兩部分。1）板厚范圍內(nèi)非線性溫差的自約束應(yīng)力箱梁各板在板厚范圍內(nèi)的非線性溫差荷載有兩種情況：日照引起的沿梁高、寬兩個方向的溫差分布，在板厚范圍內(nèi)的非線性分布荷載；寒流降溫在板厚范圍內(nèi)的非線性分布荷載。自約束應(yīng)力的分析方法同縱向自約束應(yīng)力§6.2.2溫度應(yīng)力分析2）箱梁橫向框架約束應(yīng)力框架約束應(yīng)力計算方法與縱向外約束應(yīng)力計算方法相似橫向框架計算簡圖橫向溫差應(yīng)力由橫向自約束應(yīng)力和框架應(yīng)力疊加而成?！?.2.2溫度應(yīng)力分析5、關(guān)于橋梁上部結(jié)構(gòu)溫差荷載效應(yīng)的討論1）溫差荷載分析與構(gòu)件組成相聯(lián)系鋼梁—混凝土橋面板結(jié)合梁、鋼管混凝土拱肋等2）溫差荷載效應(yīng)分析與結(jié)構(gòu)體系特性相聯(lián)系傳統(tǒng)拱橋、梁拱組合體系橋、斜拉橋等，都有特殊的計算內(nèi)容§6.2.2溫度應(yīng)力分析3）溫差荷載效應(yīng)分析也與橋梁類別相聯(lián)系公路箱梁橋的橋面較寬，頂板完全敞開，頂、底板厚度相差較大，橫截面豎向溫差比鐵路橋要大。公路箱梁的豎向溫差在25℃以上，在豎向和橫向溫差荷載的共同作用下，頂板內(nèi)表拉應(yīng)力約達(dá)到2~3MPa。如橫向沒有預(yù)加應(yīng)力和足夠的溫度鋼筋，勢必導(dǎo)致箱梁頂板混凝土開裂?！?.2.2溫度應(yīng)力分析6.2.2.2橋梁墩柱的溫差荷載與溫差應(yīng)力1、壁板式柔性墩溫差荷載因日輻射和氣溫變化作用而產(chǎn)生的溫差應(yīng)力，往往成為設(shè)計的控制因素。因日輻射和氣溫變化作用產(chǎn)生的溫差荷載，有這樣三種情況：§6.2.2溫度應(yīng)力分析6.2.2.2橋梁墩柱的溫差荷載與溫差應(yīng)力1、壁板式柔性墩溫差荷載因年溫變化，上部結(jié)構(gòu)發(fā)生伸縮變形，在柔性墩上產(chǎn)生的溫度荷載；

因日輻射溫度變化，在墩身產(chǎn)生的溫差荷載；寒流、降溫引起的墩身溫度變化所產(chǎn)生的墩身溫差荷載；

§6.2.2溫度應(yīng)力分析日照輻射溫度變化在墩壁產(chǎn)生的溫差荷載，根據(jù)實測及理論分析，墩身截面的控制溫度分布如下：墩身截面及溫差、應(yīng)變分布§6.2.2溫度應(yīng)力分析

式中：—向陽與背陽墩壁的溫差（一般取值約20℃）；—指數(shù)系數(shù)（一般取，y以米計）。寒流、降溫引起的溫差分布也同樣可以表示成指數(shù)函數(shù)形式。2、箱型橋墩溫差荷載箱型橋墩的溫差荷載主要是日照溫差荷載與寒流、降溫溫差荷載。§6.2.2溫度應(yīng)力分析在日照溫差荷載的計算時，當(dāng)斜太陽曬時可采用兩個方向的溫差、，分別按正曬情況計算，然后再疊加起來。在日照作用下，沿橫截面高度方向的溫差分布，根據(jù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)特性分析和現(xiàn)場實測資料，符合按指數(shù)函數(shù)規(guī)律變化。略去兩側(cè)壁板內(nèi)外表面溫度的很小差別和沿墩高方向的微小溫差，沿橫截面溫差分布規(guī)律（以y方向為例）如下：§6.2.2溫度應(yīng)力分析

式中—朝陽面箱壁溫差，（約為15℃，僅計算單向

溫差時約20℃）；—指數(shù)系數(shù)（一般取，以米計）。x方向橫截面溫差分布規(guī)律和系數(shù)取值同上?！?.2.2溫度應(yīng)力分析箱型墩截面的溫差與應(yīng)變分布由寒流、降溫產(chǎn)生的溫差分布同箱梁。3、橋墩溫差應(yīng)力橋墩溫差應(yīng)力計算所作的假定條件同橋梁上部結(jié)構(gòu)。溫差荷載在橋墩中產(chǎn)生的應(yīng)力可分為與支承條件無關(guān)的自約束應(yīng)力和與支承條件有關(guān)的外約束應(yīng)力。在此主要討論與支承條件無關(guān)的自約束應(yīng)力的問題?！?.2.2溫度應(yīng)力分析§6.2.2溫度應(yīng)力分析（1）縱向溫差應(yīng)力日照溫差引起的截面自約束應(yīng)力的計算原理同上部結(jié)構(gòu)，根據(jù)平截面假定條件及截面自約束應(yīng)力的平衡條件，可得到自約束應(yīng)力。太陽斜曬時，采用疊加原理，先計算兩個方向的應(yīng)力，然后再疊加?？v向外約束應(yīng)力，可按結(jié)構(gòu)力學(xué)方法或有限元分析法求解?！?.2.2溫度應(yīng)力分析（2）橫向溫差應(yīng)力箱型橋墩橫向約束應(yīng)力的計算同箱梁一樣，即分為箱壁板非線性溫差的自約束應(yīng)力和橫向框架約束應(yīng)力：第一部分自約束應(yīng)力計算方法同上部結(jié)構(gòu)第二部分橫向框架約束應(yīng)力也可用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法或有限單元法計算§6.2.2溫度應(yīng)力分析4、關(guān)于橋墩溫差荷載效應(yīng)的討論在采用固定支座傳遞的柔性墩體系中，簡支墩的日照溫差應(yīng)力數(shù)值，一般超過號混凝土的容許拉應(yīng)力，而接近20號混凝土的極限拉應(yīng)力；且拉應(yīng)力的分布區(qū)域很寬，達(dá)到整個截面厚度的?！?.2.2溫度應(yīng)力分析4、關(guān)于橋墩溫差荷載效應(yīng)的討論簡支墩的日照溫差應(yīng)力，在柔性墩的計算中是一項重要的因素，同時，在與其它不利荷載組合之后將決定設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性與安全性。箱型橋墩的溫差應(yīng)力是一個重要的問題。實測資料表明，沿箱壁厚度方向的非線性溫度分布較嚴(yán)重，溫差15℃以上。

§6.2.2溫度應(yīng)力分析4、關(guān)于橋墩溫差荷載效應(yīng)的討論溫差荷載在箱型墩橫向產(chǎn)生溫差約束應(yīng)力，其影響往往超過活載效應(yīng)，尤其在角隅附近因?qū)嶋H結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中的影響，可能會發(fā)生溫度裂縫。在箱型橋墩的設(shè)計中，應(yīng)充分考慮溫差應(yīng)力的影響，并在構(gòu)造處理上減少不必要自約束作用?！?.2.2溫度應(yīng)力分析從溫差應(yīng)力角度考慮，即使墩頂設(shè)置活動支座也總是存在來自梁體的約束，并非絕對活動，墩身因不均勻溫度變化引起的墩頂位移可能完全被梁體約束掉，所需的約束力一般都小于墩頂支座摩阻力。在橋墩溫差應(yīng)力計算中均應(yīng)按上端有水平約束的情況來考慮?！?.2.3溫度效應(yīng)分析示例1、連續(xù)箱梁縱向溫度效應(yīng)分析頂板升溫0~10oC時的頂板應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例頂板升溫0~10oC時的腹板應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例頂板降溫0~10oC時的頂板應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例頂板降溫0~10oC時的腹板應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例2、連續(xù)箱梁橫向溫度效應(yīng)分析§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例頂板升溫0~10oC時的橫向應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例頂板升溫0~10oC時的橫向應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例頂板升溫0~10oC時的橫向應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例頂板降溫0~10oC時的橫向應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例頂板降溫0~10oC時的橫向應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例頂板降溫0~10oC時的橫向應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例箱外、內(nèi)溫差10~0oC時的橫向應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例箱外、內(nèi)溫差10~0oC時的橫向應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例箱外、內(nèi)溫差10~0oC時的橫向應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例箱內(nèi)、外溫差10~0oC時的橫向應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例箱內(nèi)、外溫差10~0oC時的橫向應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例箱內(nèi)、外溫差10~0oC時的橫向應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例橫向溫差應(yīng)力的最不利疊加（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例橫向溫差應(yīng)力的最不利疊加（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例橫向溫差應(yīng)力的最不利疊加（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例橫向溫差應(yīng)力的最不利疊加（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例橫向溫差應(yīng)力的最不利疊加（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例橫向溫差應(yīng)力的最不利疊加（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例3、連續(xù)剛構(gòu)橋縱向溫度效應(yīng)分析§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例頂板升溫5oC時的頂板應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例頂板升溫5oC時的腹板應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例頂板升溫5oC時的墩柱應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例頂板降溫5oC時的頂板應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例頂板降溫5oC時的腹板應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例頂板降溫5oC時的墩柱應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例體系升溫25oC時的墩柱應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.3溫度效應(yīng)分析示例體系降溫30oC時的墩柱應(yīng)力（t/m2=1/100MPa）§6.2.4溫度應(yīng)力分析小結(jié)日照、