桥梁结构伸缩量计算与伸缩装置类型选择

第一节桥梁结构伸缩量计算

一、伸缩量计算应考虑的基本因素

1．温度变化

桥梁结构暴露在自然环境中，经受着各种自然条件的影响。其中，受吸收和释放太阳辐射热、周围空气温度的波动以及大气流动等因素的影响，桥梁结构的温度在不断地变化。同时，桥梁结构自身外表面还通过反射、逆辐射，并受空气对流的影响与周围环境时刻进行着热能的交换。桥梁结构的温度变化主要取决于如下因素：①桥梁所处的地理纬度；②季节和时刻；⑧桥梁受日照壁面的朝向和对太阳的方位；④大气透明度；⑤桥梁结构材料的热性能；@桥梁结构外表面的粗糙度和颜色。垂直于太阳光线的直接辐射在夏季最为强烈，冬季最弱，并受制于大气透明度。太阳辐射部分被结构吸收，部分被结构外表面反射。被吸收的太阳辐射热使桥梁结构壁面温度升高，并逐步传递至结构内部，也有一部分热量因结构壁面与周围空气之间的对流热交换和辐射而遭损失。对流热交换随结构表面处的风速的增大而增大。在白天，结构从外界进入净热量，从而使桥梁结构的温度升高；相反，在夜晚，储存于结构内的热量因结构表面温度高于周围空气温度，经对流热交换和辐射热交换而散热降温。

为便于计算分析和实际应用，习惯上将桥梁结构因上述原因产生的温度变化细分为两部分：线性温度变化(体系温度)和非线性温度变化(温度梯度)。在桥梁结构的设计中，应当考虑温度的作用。其中，线性温度变化引起的桥梁结构的伸缩量占结构全部伸缩量的绝大部分。分析线性温度变化对桥梁结构的作用，关键是要确定桥梁结构的温度变化范围，即最高有效温度值和最低有效温度值。国内外的研究成果表明，桥梁结构的日平均气温近似等于大气的日平均气温。表3—l和图3—1示出了我国在某座馄凝土桥梁上实测得到的平均气温和平均桥温年变化过程；其最大差值仅在1℃左右，因此，确定上述桥梁结构的最高和最低有效温度值可转变为确定大气环境的最高与最低有效温度值。

现行的《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021—89)规定：桥梁结构的温度变化范围应根据建桥地区的气温条件而定。钢结构可按当地最高和最低气温确定；砖，石、混凝土、钢筋混疑土和预应力混凝土结构，一般按当地月平均最高和最低温度确定。