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摘要
针对铁路钢桁梁悬索桥日照非均匀温度场及其效应引起的主梁线形变化和轨道长波不平顺问题，本文提出通过包围盒算法和消隐算法，计算不同构件间日照阴影系数，模拟因构件间遮蔽引起的非均匀温度场。通过将瞬态传热分析得到节点温度作为边界条件，计算钢桁梁悬索桥非均匀温度引起的主梁线形变化。以某新建主跨超千米公铁两用悬索桥为例，建立热力耦合模型，分析钢桁梁悬索桥日照非均匀温度场及其效应的时空变化规律。在此基础上，将本文方法得到的主梁关键测点温度值和位移值与该桥健康监测系统实测温度值和专项试验主梁线形实测值进行了比较，验证了本文方法的准确性和适用性。结果表明，本文提出的铁路钢桁梁悬索桥日照非均匀温度场分析方法用于计算悬索桥非均匀温度场及其效应是可行的。同时，钢桁梁悬索桥的结构温度场具有周期性和非均匀特征，构件的温度变化略滞后于环境温度变化；由于日照阴影影响和材料热工参数不同，构件间产生非均匀温度场。此外，环境温度对钢桁梁悬索桥温度效应的影响中，温度作用的短周期效应主要由日照辐射和昼夜温差引起，使钢桁梁产生非均匀温度场；而长周期效应则主要由季节性温度变化所致，引起结构整体升降温。数值计算和实测数据均表明，在考虑日照非均匀温度场条件下，主梁线形计算结果与整体升降温模型有较大差别。对于大跨度铁路钢桁梁悬索桥，为更好保持施工期桥梁线形和运营期列车运营性能，需要考虑日照非均匀温度场对桥梁结构温度场及其效应的影响。
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单位中国铁道科学研究院集团有限公司; 高速铁路轨道技术国家重点实验室
