光照作用下的钢管拱肋变形研究

廖 辉，王 华， 郝天之

(1.广西大学，广西 南宁 530004；2.广西交科集团有限公司，广西 南宁 530007；3.广西北投交通养护科技集团有限公司，广西 南宁 530299)

0 引言

近年来，随着高强度材料的应用以及施工技术的提升，钢管混凝土拱桥在我国大跨度桥梁结构中得到了广泛的应用。由于钢管拱肋长期暴露于室外环境下，其表面的温度场不可避免地受到外部环境的影响，尤其是在光照作用下，圆钢管构件的温度分布呈现非均匀的特点[1]，随着光照条件的变化，拱肋表面的温度场也会随之变化。

为了探究光照条件下拱肋合龙后的变形规律，本文以某大跨度桁架钢管拱桥作为研究对象。利用傅里叶定律推导光照条件下未灌浆的拱肋截面表面温度分布解析式，并建立拱肋截面平均温度的解析式；实地测量24 h内的空拱肋表面左右两侧的温度以及拱肋竖向位移，并计算得到拱肋在特定时间点的等效整体温度，采用Midas Civil有限元软件对该桥进行模拟仿真，结果证明等效升温计算钢管拱肋变形的计算方法具有较高的精度。

1 钢管拱肋截面在日照下的局部效应

在光照作用下，钢管拱表面的温度分布是不均匀的，若在充分考虑温度分布的前提下对拱肋的温度变形进行分析，则会消耗大量的时间和费用。为简化分析过程，同时保证分析的精度，可以在仅考虑拱肋截面平均温度的条件下，对拱肋的竖向温度变形进行分析和计算。

1.1 光照条件下钢管拱肋截面的平均温度推导

在大气环境中，光线对于钢管拱的影响通过钢管拱吸收太阳辐射、钢管拱表面与空气的热交换、钢管拱内部材料间的热交换三种形式体现[2]。……