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摘要
深中通道沉管管节采用钢壳-混凝土组合结构形式，通过向空钢壳浇筑混凝土预制而成。为评估沉管管节施工后的整体变形，建立了热-结构顺序耦合的分析框架，基于ANSYS APDL及UFPs二次开发模块，分别建立了考虑水化度、日照辐射、大气温度变化的精细温度场模型和考虑混凝土硬化及收缩特性的结构分析模型。通过对足尺管节的温度及应变模拟结果与监测数据的对比，验证了有限元模型的可靠性。在此基础上，分析了日照辐射、大气温度变化等对于管节温度场的影响，同时分析了管节的整体变形模式，以及温度效应、混凝土收缩及自重三种因素对管节整体横向、纵向及竖向变形的影响。结果表明：管节施工过程的温度场表现为时变和空间分布的特征，格仓边部温度受外界气温变化和日照辐射的影响存在周期性波动，而格仓中部温度峰值主要受混凝土自身水化放热特性的控制；管节最终表现为顶板横向及纵向内收，竖向下挠，底板横向及竖向变形不显著；太阳辐射对于结构温度场影响较日气温变化更显著，建议在混凝土温度峰值预测中予以考虑，而日气温变化可采用日平均气温值予以简化；温度效应及材料收缩对管节横向及纵向整体变形影响显著，自重因素导致的变形在横向及纵向的比例为44.3%，11.7%，而在竖向所占比例达92.5%，因而温度效应及材料收缩在管节横向及纵向变形分析中不可忽视；该分析方法可适用于大体积混凝土等结构的温度效应的预测和评估，期望为工程实践提供指引。
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