鋼管混凝土結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)分析及基于邊界元法的脫空識(shí)別.pdf

1、鋼管混凝土作為一種新興的組合材料，由于自身突出的性能和特點(diǎn)，最近30年來(lái)在我國(guó)建筑方面，尤其是拱橋建設(shè)方面取得了飛速發(fā)展。但是，據(jù)統(tǒng)計(jì)，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中普遍存在脫空問(wèn)題，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行是一種潛在威脅，制約著鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展，因此對(duì)脫空問(wèn)題進(jìn)行研究和分析具有十分重要的意義。本文從脫空對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)熱學(xué)性能的影響出發(fā)，主要研究脫空問(wèn)題的兩個(gè)方面：(1)脫空對(duì)結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)的影響；(2)基于邊界元法進(jìn)行脫空識(shí)別的方法研究。<

2、br>　　本文以處于自然環(huán)境的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象。首先運(yùn)用CFD軟件中的太陽(yáng)加載模型對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在主要受到太陽(yáng)輻射作用時(shí)進(jìn)行截面非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的模擬計(jì)算，通過(guò)對(duì)比不同時(shí)刻、天氣條件和季節(jié)情況下結(jié)構(gòu)正常截面和脫空截面的溫度分布以及壁面溫度，研究了脫空對(duì)結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)的影響。結(jié)果表明，在太陽(yáng)輻射作用下脫空使得結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)非線性分布增強(qiáng)，而且脫空區(qū)域的壁面溫度升高，脫空截面的壁面溫度區(qū)間增大，二者隨著脫空區(qū)域的增大而升高；兩類截面的壁面最大

3、溫差在夏季晴朗天氣情況下13時(shí)和14時(shí)左右達(dá)到最大。
　　鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的壁面溫度在自然條件下是不穩(wěn)定的，而且脫空對(duì)壁面溫度的影響容易受到測(cè)溫誤差的干擾，由此推翻了原來(lái)基于自然條件下結(jié)構(gòu)的壁面溫度進(jìn)行脫空識(shí)別的想法，本文選擇夜晚情況下在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)表面布置加熱板使結(jié)構(gòu)達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，根據(jù)這種條件下結(jié)構(gòu)的壁面溫度，基于邊界元法進(jìn)行了脫空的識(shí)別反演。脫空識(shí)別的平均相對(duì)誤差只有0.88％，說(shuō)明了該條件下進(jìn)行脫空識(shí)別的可行性。

4、>　　最后，本文分析了不同的參數(shù)對(duì)鋼管混凝土脫空識(shí)別的影響，包括：加熱板位置、大小以及加熱板熱流密度，測(cè)溫誤差和測(cè)溫點(diǎn)數(shù)。結(jié)果表明，加熱板布置于脫空區(qū)上部時(shí)，脫空識(shí)別精度較高；加熱板面積增大、熱流密度增大以及增加壁面測(cè)溫點(diǎn)數(shù)都會(huì)提高脫空識(shí)別的精度；而測(cè)溫誤差對(duì)脫空識(shí)別的影響較大，考慮實(shí)際的測(cè)溫誤差為1K時(shí)，在本文情況下脫空識(shí)別平均相對(duì)誤差達(dá)到了6%；在一定外部條件下，隨著鋼管混凝土界面脫空尺寸減小，相應(yīng)的脫空識(shí)別精度降低。為了取得良好的