跨海大桥钢箱梁温度场特性分析及降温措施研究_章李刚.pdf
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1、第 卷第 期重 庆 交 通 大 学 学 报(自 然 科 学 版)年 月 ():跨海大桥钢箱梁温度场特性分析及降温措施研究章李刚,陈仲江,吴 博,吴 珂,朱 凯(浙江华云电力工程设计咨询有限公司,浙江 杭州;浙江省交通投资集团有限公司,浙江 杭州;浙江大学 浙江省海洋岩土工程与材料重点实验室,浙江 杭州;浙江大学 平衡建筑研究中心,浙江 杭州;中国计量大学 质量与安全工程学院,浙江 杭州)摘要:为认识和防控温度变化对跨海大桥钢箱梁的影响,通过有限元模拟和现场实测,研究了钢箱梁内部空间空气温度场的时序变化特性;总结了夏季高温条件下的降温措施。结果表明:与无沥青路面相比,有沥青路面的钢箱梁在升温阶段
2、内部空气温度明显更低,甚至低于外界气温,内部空气温度极值出现得更晚且降温更缓慢;靠近顶板的钢箱梁断面竖向温度变化迅速,其余位置温度变化平缓,整个温度梯度可用指数函数和一次函数描述;在钢箱梁内部空气温度较高时,可采用“个体防护+移动式冷风机降温”的综合降温措施。关 键 词:桥梁工程;钢箱梁;温度场;降温措施中图分类号:U 4 4 8.2 1 3文献标志码:A文章编号:1 6 7 4-0 6 9 6(2 0 2 3)0 1-0 0 9-0 6T e m p e r a t u r eF i e l dC h a r a c t e r i s t i c sa n dC o o l i n gM
3、e a s u r e so fS t e e lB o xG i r d e ro fC r o s s-S e aB r i d g eZ HANGL i g a n g1,CHE NZ h o n g j i a n g1,WUB o2,WU K e3,4,Z HU K a i5(1.H u a y u nE l e c t r i cP o w e rE n g i n e e r i n gC o n s u l t i n gC o.,L t d.,H a n g z h o u3 1 0 0 0 0,Z h e j i a n g,C h i n a;2.Z h e j i a
4、n gC o mm u n i c a t i o n s I n v e s t m e n tG r o u pC o.,L t d.,H a n g z h o u3 1 0 0 1 6,Z h e j i a n g,C h i n a;3.K e yL a b o r a t o r yo fO f f s h o r eG e o t e c h n i c sa n dM a t e r i a l o fZ h e j i a n gP r o v i n c e,Z h e j i a n gU n i v e r s i t y,H a n g z h o u3 1 0 0
5、 5 8,Z h e j i a n g,C h i n a;4.R e s e a r c hC e n t e ro fB a l a n c eA r c h i t e c t u r e,Z h e j i a n gU n i v e r s i t y,H a n g z h o u3 1 0 0 0 7,Z h e j i a n g,C h i n a;5.C o l l e g eo fQ u a l i t y&S a f e t yE n g i n e e r i n g,C h i n aJ i l i a n gU n i v e r s i t y,H a n
6、g z h o u3 1 0 0 1 8,Z h e j i a n g,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t ou n d e r s t a n da n dp r e v e n t t h e a d v e r s e e f f e c t so f t e m p e r a t u r e c h a n g e so n t h e s t e e l b o xg i r d e r o f t h ec r o s s-s e ab r i d g e,t h e t i m es e r i e sc h a n g ec h
7、 a r a c t e r i s t i c so ft h ea i rt e m p e r a t u r ef i e l di n s i d et h es t e e lb o xg i r d e rw e r es t u d i e dt h r o u g hF EMa n d f i e l dm e a s u r e m e n t.A n dr e a s o n a b l e c o o l i n gm e a s u r e s f o r t h eh i g ht e m p e r a t u r ec o n d i t i o n i ns
8、u mm e rw e r e p r o p o s e d.T h er e s u l t ss h o w t h a t:c o m p a r e d w i t ht h ea s p h a l t-f r e e p a v e m e n t,t h ei n t e r n a la i rt e m p e r a t u r eo f t h es t e e lb o xg i r d e rw i t ha s p h a l tp a v e m e n tw i l lb es i g n i f i c a n t l y l o w e rd u r i
9、n gt h eh e a t i n gs t a g e,e v e nl o w e r t h a na t m o s p h e r i c t e m p e r a t u r eo u t s i d et h es t e e lb o xg i r d e r,a n dt h e i n t e r n a la i rt e m p e r a t u r ee x t r e m e sa p p e a rl a t e ra n dc o o ld o w ns l o w e r;t h ev e r t i c a lt e m p e r a t u r
10、eo ft h es t e e lb o xg i r d e rs e c t i o nn e a rt h et o pp l a t ec h a n g e sr a p i d l y,w h i l et h et e m p e r a t u r ec h a n g e sa to t h e rl o c a t i o n sa r eg e n t l e,a n dt h ee n t i r et e m p e r a t u r eg r a d i e n tc a nb ed e s c r i b e db ye x p o n e n t i a l
11、 f u n c t i o na n dl i n e a rf u n c t i o n;w h e nt h ei n t e r n a la i rt e m p e r a t u r eo ft h es t e e lb o xg i r d e ri sr e l a t i v e l yh i g h,t h ec o m p r e h e n s i v ec o o l i n gm e a s u r e so f“p e r s o n a lp r o t e c t i o n+m o b i l ec o o l i n gf a n”c a nb ea
12、 d o p t e d.K e yw o r d s:b r i d g ee n g i n e e r i n g;s t e e lb o xg i r d e r;t e m p e r a t u r e f i e l d;c o o l i n gm e a s u r e s 引 言高压电缆敷设在跨海的钢箱梁桥梁中,桥梁及电缆的安全成为人们关注的重点。钢箱梁内部温度场是影响桥梁安全、电缆输电安全的关键所在。跨海大桥内敷电缆的热环境,一方面受到时序的太阳 收稿日期:;修订日期:基金项目:浙江省自然科学基金项目();宁波市交通运输科技计划项目()第一作者:章李刚(),男,浙江绍兴
13、人,高级工程师,博士,主要从事电力工程线路设计咨询方面的工作。:通信作者:朱 凯(),男,江苏苏州人,副教授,博士,主要从事桥梁与隧道工程运营安全技术的研究。:辐射、大气温度及随机的环境风速的共同影响,另一方面又受到电缆输电产生的热量的影响。此外,线缆本身的输电性能与电缆外部温度场分布也息息相关。在夏季,过高的钢箱梁内部空间温度使得电缆输电性能劣化,同时,桥梁、电缆检修及维护人员也无法正常作业。胡坚锋等以嘉绍大桥主航道桥为研究对象,采用温度自动监测系统对钢箱梁内部温度进行测试,发现夏季钢箱梁结构温度可达 以上,大气温度与 钢桥面铺装各层温度及钢箱梁断面温度的相关性较好,呈现明显的梯度分布;丁幼
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