本發(fā)明屬于橋梁工程，具體涉及到一種雙層鋼桁梁橋橫向溫度梯度模型。

背景技術(shù)：

1、雙層鋼桁梁橋是一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系，由上層橋面、下層橋面與主桁構(gòu)成。太陽輻射會在雙層鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成橫向溫度梯度。橫向溫度梯度作用下，雙層桁梁橋客觀存在的局部框架效應(yīng)與整體框架效應(yīng)會導(dǎo)致較大的橫向溫度次應(yīng)力，橫向溫度梯度中的非線性部分會造成橫向溫度自應(yīng)力。研究表明，雙層桁梁橋上下層橋面及弦桿的溫度分布形式差異明顯，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力場也存在差異。因此，需要開展雙層桁梁各個結(jié)構(gòu)橫向溫度場長期監(jiān)測，利用溫度場長期監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析雙層鋼桁梁溫度場分布特征，對雙層桁梁橋上、下層橋面及弦桿截面橫向日極值溫差進行統(tǒng)計分析與最小二乘法擬合，構(gòu)建適用于雙層鋼桁梁橋100年、150年和200年設(shè)計使用年限的橫向溫度梯度模型，計算雙層鋼桁梁橋體系及局部結(jié)構(gòu)橫向溫度應(yīng)力。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種雙層鋼桁梁橋橫向溫度梯度模型。

2、上述雙層鋼桁梁橋橫向溫度梯度模型由上層橋面及弦桿橫向正溫度梯度模型、上層橋面及弦桿橫向負溫度梯度模型、下層橋面及弦桿橫向正溫度梯度模型、下層橋面及弦桿橫向負溫度梯度模型組成；

3、所述的雙層鋼桁梁橋的上層橋面及弦桿正溫度梯度模型ttp(x1)如式(1)所示：

4、

5、在式(1)中，ttp1為距離上層橋面及弦桿陽面0.84b1處正溫度梯度代表值，ttp2為上層橋面及弦桿陰面?zhèn)忍幷郎囟忍荻却碇?，為距離上層橋面及弦桿陽面0.84b1處正溫度梯度初值，為上層橋面及弦桿陰面?zhèn)忍幷郎囟忍荻瘸踔担瑇1為上層橋面及弦桿與陽面的距離，b1為上層橋面及弦桿寬度，νd為雙層鋼桁梁橋設(shè)計使用年限，取值范圍是100、150和200，單位為年，為ftp1(α)函數(shù)的反函數(shù)，為ftp2(α)函數(shù)的反函數(shù)，ftp1(α)為距離上層橋面及弦桿陽面?zhèn)?.84b1處正溫度梯度初值的分布函數(shù)，ftp2(α)為上層橋面及弦桿陰面?zhèn)日郎囟忍荻瘸踔档姆植己瘮?shù)，α、μtp1、σtp1、μtp2、σtp2為中間變量；

6、所述的雙層鋼桁梁橋的上層橋面及弦桿橫向負溫度梯度模型ttn(x1)如式(2)所示：

7、

8、在式(2)中，ttn1為距離上層橋面及弦桿陽面?zhèn)?.5b1處負溫度梯度代表值，ttn2為上層橋面及弦桿陰面?zhèn)忍庁摐囟忍荻却碇?，為距離上層橋面及弦桿陽面?zhèn)?.5b1處負溫度梯度初值，為上層橋面及弦桿陰面?zhèn)忍庁摐囟忍荻瘸踔?，為ftn1(α)函數(shù)的反函數(shù)，為ftn2(α)函數(shù)的反函數(shù)，ftn1(α)為距離上層橋面及弦桿陽面?zhèn)?.5b1處負溫度梯度的分布函數(shù)，ftn2(α)為距離為上層橋面及弦桿陰面?zhèn)忍庁摐囟忍荻鹊姆植己瘮?shù)，μtn1、σtn1、μtn2、σtn2為中間變量；

9、所述的雙層鋼桁梁橋的下層橋面及弦桿正溫度梯度模型tbp(x2)如式(3)所示：

10、

11、在式(3)中，tbp1為距離下層橋面及弦桿陽面?zhèn)?.5b2處正溫度梯度代表值，tbp2為下層橋面及弦桿陰面?zhèn)忍幷郎囟忍荻却碇?，為距離下層橋面及弦桿陽面?zhèn)?.5b2處正溫度梯度初值，為下層橋面及弦桿陰面?zhèn)忍幷郎囟忍荻瘸踔?，x2為下層橋面及弦桿截面任意寬度處位置，b2為下層橋面及弦桿梁寬，為fbp1(α)函數(shù)的反函數(shù)，為fbp2(α)函數(shù)的反函數(shù)，fbp1(α)為距離下層橋面及弦桿陽面?zhèn)?.5b2處正溫度梯度初值的分布函數(shù)，fbp2(α)為下層橋面及弦桿陰面?zhèn)忍幷郎囟忍荻瘸踔档姆植己瘮?shù)，μbp1、σbp1、μbp2、σbp2為中間變量；

12、所述的雙層鋼桁梁橋的下層橋面及弦桿橫向負溫度梯度模型tbn(x2)如式(4)所示：

13、

14、在式(4)中，tbn1為距離下層橋面及弦桿陽面?zhèn)?.1b2處負溫度梯度代表值，tbn2為下層橋面及弦桿陰面?zhèn)忍庁摐囟忍荻却碇?，為距離下層橋面及弦桿陽面?zhèn)?.1b2處負溫度梯度初值，為下層橋面及弦桿東側(cè)處負溫度梯度初值，為fbn1(α)函數(shù)的反函數(shù)，為fbn2(α)函數(shù)的反函數(shù)，fbn1(α)為距離下層橋面及弦桿陽面?zhèn)?.1b2處負溫度梯度的分布函數(shù)，fbn2(α)為下層橋面及弦桿陰面?zhèn)忍庁摐囟忍荻鹊姆植己瘮?shù)，μbn1、σbn1、μbn2、σbn2為中間變量。

15、在本發(fā)明的式(1)中，所述的μtp1的取值是[1.26,1.36]，σtp1的取值是[5.20,5.28]，μtp2的取值是[2.56,4.46]，σtp2的取值是[3.45,5.58]。在式(2)中，所述的μtn1的取值是[-3.10,0.02]，σtn1的取值是[1.0,2.2]，μtn1的取值是[-1.73,-0.64]，σtn2的取值是[0.56,2.41]。在式(3)中，所述的μbp1的取值是[0.48,2.45]，σbp1的取值是[1.87,2.92]，μbp2的取值是[0.52,2.03]，σbp2的取值是[1.13,3.17]。在式(4)中，所述的μbn1的取值是[-2.45,-0.49]，σbn1的取值是[1.87,2.92]，μbn2的取值是[-2.30,-0.83]，σbn2的取值是[1.13,3.17]。

16、在本發(fā)明的式(1)中，所述的μtp1、σtp1、μtp2、σtp2的取值最佳為：μtp1最佳為1.31，σtp1最佳為5.24，μtp2最佳為3.80，最佳σtp2為4.26。

17、在本發(fā)明的式(2)中，所述的μtn1、σtn1、μtn2、σtn2的取值最佳為：μtn1為-1.95，σtn1最佳為1.83，μtn2最佳為-1.10，σtn2最佳為1.58。

18、在本發(fā)明的式(3)中，所述的μbp1、σbp1、μbp2、σbp2的取值為：μbp1最佳為1.52，σbp1最佳為2.23，μbp2最佳為1.01，σbp2最佳為1.57。

19、在本發(fā)明的式(4)中，所述的μbn1、σbn1、μbn2、σbn2的取值為：μbn1最佳為-1.33，σbn1最佳為2.12，μbn2最佳為-1.52，σbn2最佳為2.23。

20、本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

21、本發(fā)明通過對雙層鋼桁梁橋溫度場長期監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，得到雙層鋼桁梁橋上下層橋面及弦桿在不同設(shè)計使用年限內(nèi)橫向的溫差標準值，利用最小二乘法構(gòu)建了雙層鋼桁梁橋橫向溫度梯度模型。該模型能夠計算雙層鋼桁梁橋運營階段橫向溫度梯度產(chǎn)生的附加應(yīng)力和變形，可以用于設(shè)計使用年限為100年、150年和200年的雙層鋼桁梁橋設(shè)計。

技術(shù)特征：

1.一種雙層鋼桁梁橋橫向溫度梯度模型，其特征在于：該雙層鋼桁梁橋橫向溫度梯度模型由上層橋面及弦桿橫向正溫度梯度模型、上層橋面及弦桿橫向負溫度梯度模型、下層橋面及弦桿橫向正溫度梯度模型、下層橋面及弦桿橫向負溫度梯度模型組成；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層鋼桁梁橋橫向溫度梯度模型，其特征在于：在式(1)中，所述的μtp1的取值是[1.26,1.36]，σtp1的取值是[5.20,5.28]，μtp2的取值是[2.56,4.46]，σtp2的取值是[3.45,5.58]；在式(2)中，所述的μtn1的取值是[-3.10,0.02]，σtn1的取值是[1.0,2.2]，μtn1的取值是[-1.73,-0.64]，σtn2的取值是[0.56,2.41]；在式(3)中，所述的μbp1的取值是[0.48,2.45]，σbp1的取值是[1.87,2.92]，μbp2的取值是[0.52,2.03]，σbp2的取值是[1.13,3.17]；在式(4)中，所述的μbn1的取值是[-2.45,-0.49]，σbn1的取值是[1.87,2.92]，μbn2的取值是[-2.30,-0.83]，σbn2的取值是[1.13,3.17]。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層鋼桁梁橋橫向溫度梯度模型，其特征在于：在式(1)中，所述的μtp1、σtp1、μtp2、σtp2的取值為：μtp1為1.31，σtp1為5.24，μtp2為3.80，σtp2為4.26。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層鋼桁梁橋橫向溫度梯度模型，其特征在于：在式(2)中，所述的μtn1、σtn1、μtn2、σtn2的取值為：μtn1為-1.95，σtn1為1.83，μtn2為-1.10，σtn2為1.58。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層鋼桁梁橋橫向溫度梯度模型，其特征在于：在式(3)中，所述的μbp1、σbp1、μbp2、σbp2的取值為：μbp1為1.52，σbp1為2.23，μbp2為1.01，σbp2為1.57。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層鋼桁梁橋橫向溫度梯度模型，其特征在于：在式(4)中，所述的μbn1、σbn1、μbn2、σbn2的取值為：μbn1為-1.33，σbn1為2.12，μbn2為-1.52，σbn2為2.23。

技術(shù)總結(jié)
一種雙層鋼桁梁橋橫向溫度梯度模型，該雙層鋼桁梁橋橫向溫度梯度模型由上層橋面及弦桿橫向正溫度梯度模型、上層橋面及弦桿橫向負溫度梯度模型、下層橋面及弦桿橫向正溫度梯度模型和下層橋面及弦桿橫向負溫度梯度模型組成。利用雙層桁梁橋溫度場長期監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析了溫度場分布特征，對雙層桁梁橋上、下層橋面及弦桿截面橫向日極值溫差進行統(tǒng)計分析與最小二乘法擬合，構(gòu)建了適用于雙層鋼桁梁橋100年、150年和200年設(shè)計使用年限的橫向溫度梯度模型，可用于計算雙層鋼桁梁橋體系與局部結(jié)構(gòu)橫向溫度應(yīng)力。

技術(shù)研發(fā)人員：王春生,康晉,康佐,段蘭,劉海軍,吳慶霖
受保護的技術(shù)使用者：長安大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2