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大跨度悬索桥主缆温度场及其效应的研究的必要性 发布时间:2017-03-23 浏览次数:1515
悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁,由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。悬索桥的主要承重构件是悬索,它主要承受拉力,一般用抗拉强度高的钢材制作。由于悬索桥可以充分利用材料的强度,并具有用料省、自重轻的特点,因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大,跨径可以达到1000米以上。1998年建成的日本明石海峡桥的跨径为1991米,是目前世界上跨径最大的桥梁。悬索桥的主要缺点是刚度小,在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动,需注意采取相应的措施。
悬索桥缆索用镀锌钢丝,它包括主缆钢丝、吊索钢丝和绕包钢丝。悬索桥在施工阶段,主缆为裸索状态,在成桥阶段主缆表面则具有防护构造。主缆在不同的状况下受热形式将具有明显的差异。但无论施工阶段或成桥运营阶段,因太阳辖射、环境温度变化,主缆都将日夜或终年周而复始地与周围环境进行热交换形成自身温度场改变,从而发生不均匀的热伸长或缩短,悬索桥的线型、结构受力和结构变形也将受到温度效应的影响。按照传热学理论,主缆与环境的热交换、主缆自身温度场三维分布和变化的速率与许多因素有关,包括:主缆及防护构造的热物性特性(表观热传导系数、表观热容量)、主缆的表面状况(表面积、灰度、吸收比等)、主缆的空隙率、主缆与大气的温差、大气的流动状态(自然对流或强制对流)、输入输出热量的性质(热福射或热传导)、太阳辖照量和天气状况等有关。由于这些因素中的许多具有时变性和随机性,使得主缆中的温度场分布和变化异常的复杂和不确定,也使桥梁工程上进行悬索桥主缆温度效应准确计算变得很困难,通常很难精确地确定温度效应对悬索桥施工、悬索桥受力和悬索桥安全性的影响程度。
因此,对大跨度悬索桥主缆温度场及其效应进行研究是很有必要的。