一种空间三曲钢箱梁桥的温度梯度模式分布评估方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种空间三曲钢梁桥的温度梯度模式分布评估方法，包括：步骤1、选取空间三曲钢箱桥梁曲线段特征面，并布置温度测点；步骤2、将每日采集到的温度数据进行分析，拟合获得对应的温度梯度函数；步骤3、根据步骤2中所有温度梯度函数中的修正参数和指数参数进行概率统计，获得对应的统计修正参数和统计指数参数；步骤4、将待测点对应的日温差值，待测点所在部位的结构特征，以及步骤3获得的统计修正参数和统计指数参数，代入对应部位所在的温度梯度函数中，拟合获得待测点截面对应的温度梯度分布模式。本发明专利技术还公开了一种空间三曲钢箱梁桥评估装置。本发明专利技术适用于梁桥所有部位的温度评估任务，从而后续梁桥设计提供更全面的指导。的指导。的指导。

【技术实现步骤摘要】
一种空间三曲钢箱梁桥的温度梯度模式分布评估方法及装置


[0001]本专利技术属于桥梁温度测量
，具体涉及一种空间三曲钢箱梁桥的温度梯度模式分布评估方法及装置。

技术介绍

[0002]城市桥梁在满足安全、耐久的基础上，也需要造型美观，线形优美的特点。曲线桥能够很好地提高城市空间利用率，并且极具美感，若设计得当便能够成为一处引人入胜的景观。钢桥具有自重小、承载能力大、抗震性能好等优点，在城市桥梁中被广泛应用，但现有的城市桥梁多为二维平曲线弯桥和竖曲线变截面桥。
[0003]此外，温度作用是桥梁的可变作用之一，可以分为均匀温度作用和梯度温度作用，国内外研究通常忽略温度梯度作用的纵向分布，梯度温度作用则可进一步分为横向温度梯度作用和竖向温度梯度作用。温度梯度能够使得桥梁截面纤维发生不同程度的变形，从而在截面产生自相平衡的温度自应力。对于弯桥，温度梯度作用能够引起支座脱落、桥梁爬移和翻转等严重事故，不可忽略。
[0004]温度梯度的计算方法为：热传导微分方程、数值解以及半理论半经验公式。其中热传导微分方程能够在给定初始条件和边界条件下能够得出解析解，但计算十分复杂，在工程中应用较少；数值解是通过有限差分法或有限元法，将微分方程转化为方程组的求解，目前大多数商用有限元软件能够提供求解；半理论半经验公式应用较为简单，且受区域性影响较强，对于结构形式特殊的桥梁有必要研究适用于该桥的温度梯度分布。
[0005]而我国《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60
‑
2015)中温度梯度分布模式是参照美国AASHTO规范得到的，并且对于钢箱梁并没有具体的规定。目前多数研究均参考英国BS
‑
5400规范中对于钢箱梁竖向温度梯度多段折线的分布模式，荷兰等国家的规范则采用了非线性函数描述的分布模式。
[0006]学术文献钢箱梁竖向温度梯度模式研究——以武汉市某高架桥钢箱梁为例[J].武汉大学学报,2021,43(02):202
‑
206.DOI:10.19843/j.cnki.CN42
‑
1779/TQ.201912003.以武汉市某变截面连续钢箱梁桥为工程背景，开展了钢箱梁竖向温度梯度模式研究，得到指数函数的温度变化规律，但是并未考虑太阳入射角对顶板温度梯度的影响。
[0007]专利文献CN107391823A公开了一种公路钢箱梁桥温度梯度模式评价方法，对顶板和腹板温度分布进行统计分析并拟合得到分布模式，但忽略了特殊截面下封闭曲面板的温度梯度模式。对于空间三曲钢箱梁桥，由于截面曲线参数及桥梁线型沿行车方向不断变化，使得曲线参数和太阳入射角对不同截面温度梯度模式均存在影响，而现有温度梯度分布无法很好地描述截面顶板、腹板及曲面板的温度分布模式。

技术实现思路

[0008]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种空间三曲钢箱梁桥的温度梯度模式分布评估方法，该评估方法适用于梁桥所有部位的温度评估任务，从而后续梁桥设计提供更全面
的指导。
[0009]一种空间三曲钢箱梁桥的温度梯度模式分布评估方法，包括：
[0010]步骤1、选取空间三曲钢箱桥梁曲线段的标准截面、横向变化最大截面以及竖向变化最大截面作为特征面，并在所述空间三曲钢箱梁桥的截面顶板、腹板以及曲面板分别布置若干温度测点，所述腹板与顶板相交处也设置温度测点；
[0011]步骤2、将每日采集到的温度数据进行分析，获取顶板两端与道路中线位置的横向日温差极值、腹板竖向的日温差极值和曲面底板起点的日温差极值，根据日温差极值所对应时刻的温度数据，以温度为横坐标，测点间距为纵坐标，分别拟合获得对应的温度梯度函数；
[0012]步骤3、根据步骤2中所有温度梯度函数中的修正参数和指数参数进行概率统计，获得对应的统计修正参数和统计指数参数；
[0013]步骤4、将待测点对应的日温差值，所述待测点所在部位的结构特征，以及步骤3获得的统计修正参数和统计指数参数，代入对应部位所在的温度梯度函数中，拟合获得待测点截面对应的温度梯度分布模式。
[0014]本专利技术提供的方法将多个关键部位的温度梯度函数进行拟合，获得对应的统计修正参数和统计指数参数，再以这些统计修正参数，统计指数参数以及温度梯度函数进行重新组合，将待测点的温度数据和结构特征作为输入，获得对应的温度梯度分布模式。
[0015]具体的，所述温度测点的布置包括：在距离顶板两端、腹板顶点以及曲面板起点的预设范围内采用变间距布置，所述变间距布置的间距包括0.07m、0.15m、0.25m、0.37m以及0.5m，在预设范围外采用等间距布置，所述等间距布置的间隔为0.5m。
[0016]优选的，在步骤2中，采集温度数据应在夏天晴朗、风速小、日照强烈的天气喜爱采集全天温度变化数据，采集天数不少于10天，采集时间间隔为1h，从而保证温度数据的可靠性。
[0017]具体的，在步骤2中，所述温度分布图包括：顶板两端与道路中心线位置的温度梯度分布图，腹板竖向的温度梯度分布图以及曲面底板起终点的温度梯度分布图。
[0018]具体的，所述顶板两端与道路中心线位置的温度梯度分布图采用太阳入射角修正参数和曲线长轴指数参数的双指数和函数进行拟合：
[0019][0020]式中，T
01
为顶板左端与道路中心线位置处的温差极值，T
02
为顶板右端与道路中心线位置处的温差极值，f(θ
a
)为顶板截面左侧的太阳入射角的修正函数，g(θ
b
)为顶板截面右侧的太阳入射角的修正函数，μ1与μ2为长轴参数，a1与a2为曲线长轴，x为以道路中心线为原点的坐标值。
[0021]其中，f(θ
a
)与g(θ
b
)的具体表达式如下：
[0022][0023][0024]式中，θ
a
为顶板截面左侧的太阳入射角，θ
b
为顶板截面右侧的太阳入射角(与截面的倾角，桥梁方位角，以及当时的太阳高度角和太阳方位角相关)，λ为修正参数，h
s
为太阳
高度角(与桥梁纬度，当时的太阳倾角和太阳时角相关)。
[0025]所述曲面底板起终点的温度梯度分布图采用长轴短轴指数参数的双指数积函数进行拟合：
[0026][0027]式中，T
03
为曲面板起终点位置的温差极值，η1为长轴参数，η2短轴参数，a为曲线长轴，b为曲线短轴，s为测温点与起点之间的距离。
[0028]所述腹板竖向的温度梯度分布图采用单指数函数对温度梯度分布进行拟合：
[0029]T＝T
04
·
e
‑
cy
[0030]式中，T
04
为腹板竖向的温差极值，c为指数参数，y为测温点与腹板顶点之间的距离。
[0031]具体的，在步骤3中，所述统计修正参数和统计指数参数分别选取各统计直方图中最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间三曲钢箱梁桥的温度梯度模式分布评估方法，其特征在于，包括：步骤1、选取空间三曲钢箱桥梁曲线段的标准截面、横向变化最大截面以及竖向变化最大截面作为特征面，并在所述空间三曲钢箱梁桥的截面顶板、腹板以及曲面板分别布置若干温度测点，所述腹板与顶板相交处也设置温度测点；步骤2、将每日采集到的温度数据进行分析，获取顶板两端与道路中线位置的横向日温差极值、腹板竖向的日温差极值和曲面底板起点的日温差极值，根据日温差极值所对应时刻的温度数据，以温度为横坐标，测点间距为纵坐标，分别拟合获得对应的温度梯度函数；步骤3、根据步骤2中所有温度梯度函数中的修正参数和指数参数进行概率统计，获得对应的统计修正参数和统计指数参数；步骤4、将待测点对应的日温差值，所述待测点所在部位的结构特征，以及步骤3获得的统计修正参数和统计指数参数，代入对应部位所在的温度梯度函数中，拟合获得待测点截面对应的温度梯度分布模式。2.根据权利要求1所述的空间三曲钢箱梁桥的温度梯度分布模式评估方法，其特征在于，在步骤1中，所述温度测点的布置包括：在距离顶板两端点、腹板顶点以及曲面板起点的预设范围内采用变间距布置，所述变间距布置的间距包括0.07m、0.15m、0.25m、0.37m以及0.5m，在预设范围外采用等间距布置，所述等间距布置的间隔为0.5m。3.根据权利要求1所述的空间三曲钢箱梁桥的温度梯度分布模式评估方法，其特征在于，在步骤2中，采集温度数据应在夏季天晴朗、风速小、日照强烈的天气下采集全天温...

【专利技术属性】
技术研发人员：王益坚，胡卫，张中勇，施军伟，邬科鹏，白丰，陈旭帝，王乐杭，徐荣桥，李奕璇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：