摘要：本文是土木工程论文，土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等技术活动，也指工程建设的对象。（以上内容来自百度百科）今天无忧论文网为大家推荐一篇土木工程论文，供大家参考。
第一章 绪 论
1.1 选题背景及研究意义
钢-混凝土组合梁是指由外露钢梁或钢桁梁通过抗剪连接件（剪力键，shearconnector）与钢筋混凝土桥面板组合而成的梁式构件 (图 1-1), 它是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构型式[1]。钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土梁相比，可以减轻结构自重，减小截面尺寸，增加有效使用空间，提高结构的抗震性能，工厂预制、现场组装的施工工艺可以最大程度减少施工程序，缩短工期。同钢梁相比，可以减小用钢量，增大刚度，增加稳定性和整体性，增强结构抗火性和耐久性等[2]。钢-混组合结构的特殊构造形式，较混凝土、钢材、钢筋混凝土在整体受力、抗震及经济效益等方面有着显著优势。组合结构充分发挥了两种材料的特点，将抗压性能强的混凝土和抗拉性能强的钢材分别合理地用在构件的受压区和受拉区，最大程度地实现高性能、经济性[3]。桥梁结构自始至终暴露在自然环境中，长期经受周期性变化的大气温度、日照温差以及一些其他原因造成的温度变化等综合影响。钢材导热性能好，温度膨胀系数大，对温度变化敏感[4]。而混凝土导热性能较差，在温度作用下，表面温度变化速度快，结构内部的温度却处于初始状态，于是整个混凝土结构形成从表面到内部的温度梯度[5]。混凝土和钢材两种材料导热性的差异，也会在钢-混组合梁截面产生竖向的温度梯度。在钢-混组合梁中，由于抗剪连接件的存在，约束了钢筋混凝土板与钢梁的相互作用，限制了温差变化产生的温度变形，因而产生了温差自应力。在桥梁结构中，由温度荷载产生的应力，有时候甚至超过活载产生的应力，给桥梁结构在施工及成桥运营阶段带来巨大危害[6]。近半个世纪以来，桥梁结构因温度效应发生严重裂损的事故时有发生。例如，在国外，美国在对 Champigny 箱形桥梁的支反力进行观测后，发现单日内变化幅度高达 26%，换算为箱梁顶板与底板的等效线性温差为 10 ℃，由这一温差所导致的最大下翼缘拉应力达到了 3.92MPa；新西兰 Auckland 的新市场高架桥预应力箱形梁桥发生严重裂缝，通过分析表明，裂缝的产生是由当地的自然环境温度和日照温差引起的，该事件引起了众多学者的关注，并投入到桥梁结构温度效应的研究中;德国的 Jagst 厚腹板箱梁桥，在通车五年后进行检查，发现了严重裂缝，估算温度效应引起的拉应力高达 2.6MPa[7]。在国内，湖北光化大桥在 1984 年中调查发现，其箱梁顶板的底面有明显纵向裂缝，估算顶板的温度拉应力高达 2.7MPa[8];2012施工技术人员对九江长江大桥进行维护检测时，发现大桥出现横向贯穿裂缝；漓江二桥箱梁、通惠河连续箱梁等也都发生了裂损[9]。导致这些桥梁出现超限裂缝的原因虽不尽相同，但都与设计施工中未充分考虑温度效应有着强烈关系。
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1.2 钢-混组合梁桥研究现状
钢-混组合结构自 20 世纪 20 年代问世以来，经过近一个世纪的研究发展，在桥梁建设中应用广泛，近年来更是得到长足发展，其独特的构造形式，能够很好地发挥钢的强度高、韧性好和混凝土抗压能力强、防火、耐腐蚀等优点，在今后的桥梁建设中也将作为一种重要的结构形式备受关注。
1.2.1 钢-混凝土组合梁桥国外研究现状
国外对钢-混组合结构的研究大致分为以下几个阶段：（1）1920~1940 年间认定为钢-混组合梁的初始发展阶段。20 世纪 20 年代，钢-混组合结构首次出现，加拿大学者和英国国家物理实验室都对外包混凝土的钢梁做了试验研究[10,11]，但当时他们研究的初衷都是为了防火，并未考虑两者之间的共同受力和相互连接作用；1926 年，J.kahn[12,13]为了更好的利用钢材与混凝土各自的特性，首次提出通过剪力连接件将钢梁和混凝土连接在一起的方法，该方法的提出标志着钢一混凝土组合桥梁的诞生。(2)1940~1960 年钢-混组合梁进入应用推广阶段。许多拥有先进技术的发达国家相继开展了对组合梁深入系统的研究。在此期间，作为组合梁关键技术之一的1.2 钢-混组合梁桥研究现状钢-混组合结构自 20 世纪 20 年代问世以来，经过近一个世纪的研究发展，在桥梁建设中应用广泛，近年来更是得到长足发展，其独特的构造形式，能够很好地发挥钢的强度高、韧性好和混凝土抗压能力强、防火、耐腐蚀等优点，在今后的桥梁建设中也将作为一种重要的结构形式备受关注。1.2.1 钢-混凝土组合梁桥国外研究现状国外对钢-混组合结构的研究大致分为以下几个阶段：（1）1920~1940 年间认定为钢-混组合梁的初始发展阶段。20 世纪 20 年代，钢-混组合结构首次出现，加拿大学者和英国国家物理实验室都对外包混凝土的钢梁做了试验研究[10,11]，但当时他们研究的初衷都是为了防火，并未考虑两者之间的共同受力和相互连接作用；1926 年，J.kahn[12,13]为了更好的利用钢材与混凝土各自的特性，首次提出通过剪力连接件将钢梁和混凝土连接在一起的方法，该方法的提出标志着钢一混凝土组合桥梁的诞生。(2)1940~1960 年钢-混组合梁进入应用推广阶段。许多拥有先进技术的发达国家相继开展了对组合梁深入系统的研究。在此期间，作为组合梁关键技术之一的
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第二章 温度应力场基本理论
2.1 热传导的边值条件
2.1.1 热传导的边值条件理论
热传导有两类边值条件：初始条件与边界条件。其方程是一个结构温度和空间、时间关系的四元二阶微分方程，有无数个通解。在计算分析中，人们所需要的是它的特解，而要得到该特解，就要设定好结构的边值条件，也就是约束结构的一般条件。初始条件和边界条件分别说明了初始状态结构自身温度场分布规律和结构与周围物体之间的相互作用规律。温度应力的边界条件可以是任意时刻结构自身温度场分布规律。边界条件一般为四中[45]。对于钢-混组合结构中的混凝土构件，通常情况下认为与空气直接接触的是其一个面。混凝土与空气充分接触时(由于混凝土结构在受到太阳辐射、气温、湿度及自身的水化热等因素的影响，混凝土的表面放热系数较小，而水泥水化热所释放出来的热量较集中，故混凝土内部温升较快。当混凝土内部存在温差较大时，就会产生温度应力，一旦温度应力超过结构或者构件所用材料的抗拉强度时就会出现裂缝。在计算钢-混凝土组合梁温度场和温度应力时应考虑太阳辐射因素的影响)[45]。
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2.2 温度荷载
桥梁结构暴露在大气中，自然会受到温度的影响，温度荷载对桥梁结构的影响有两种情况： 年温差影响和局部温差影响。年温差影响是气温随季节性周期变化对结构物所引起的作用，一般认为年温差温度在构件内的变化是均匀的，对于无水平约束的简支梁、连续梁等，年温差只引起结构的均匀伸缩，并不导致结构内产生温度次内力，但当结构均匀伸缩受到约束时，年温差将引起结构内的温度次内力。局部温差是日照温差或混凝土水化热引起结构内的温度变化[46]，尤其是日照温差对桥梁结构的影响沿梁高方向呈现温度梯度的形式。温度梯度呈线性分布和非线性分布两种情形，在静定梁式结构中，线性变化的温度梯度只引起结构的位移而不产生温度次内力，而在超静定结构中，不但引起结构的位移，而且因多余约束的存在，使结构产生温度次内力[47]。
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第三章 组合梁桥施工阶段划分及有限元模型的建立..........19
3.1 工程背景.........19
3.2 主要建筑材料及性能.......20
3.3 组合连续梁桥施工步骤及施工阶段划分...........21
3.4 有限元模型的建立...........21
3.5 本章小结.........24
第四章 组合梁施工阶段温度效应研究.......25
4.1 施工阶段温度荷载工况划分....25
4.2 组合梁现场组装温度作用挠度分析..........25
4.3 组合梁墩顶架设阶段温度效应分析..........30
4.4 组合梁体系转换后温度效应分析.....38
4.5 组合梁温度变化支座预偏分析.........44
4.5.1 支座预偏量计算....44
4.5.2 支座预偏量变化规律计算......45
4.6 本章小结.........46
第五章成桥阶段国内外规范温度梯度效应对比分析............48
5.1 各国规范对组合梁截面温度的规定..........48
5.2 国内外规范温度作用效应分析........53
5.2.1 组合梁应力计算结果比较分析.......54
5.2.2 组合梁挠度计算结果比较分析.......61
5.3 竖向温度梯度模式的线性度分析.....66
5.4 竖向温度梯度参数分析............67
5.5 本章小结.........82
第五章 成桥阶段国内外规范温度梯度效应对比分析
置于自然环境中的桥梁结构不可避免的要承受温度荷载的作用，温度对桥梁结构的作用一般可分为三种形式:日照温度荷载、骤然降温温度荷载、年温度荷载[3]，其各自特点见表 5.1。
5.1 各国规范对组合梁截面温度的规定
美国《AASHTO LRFD 桥梁设计规范》中温度荷载的规定与中国《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015 )相似，也包括均匀温度和梯度温度。对于均匀温度，应当采用在设计时假定的基本施工温度与温度范围的下限或上限之间的温差来计算热变形效应。对于梯度温度，带混凝土桥面的钢上部结构梯度温度曲线和中国规范相同，不同在于温度梯度基数
