桥梁工程概论：温度作用的影响与处理方法

桥梁结构处于自然环境中，时刻受到大气温度作用的影响。温度作用指因温度的变化而引起的结构变形及其附加力。温度的变化可分为（年平均）均匀温度变化和梯度温度（温差）两种情况：前者表示结构整体在一年中的温度变化；后者表示任一时刻结构截面上的不同点或不同材料之间的温度差异，即沿横截面竖向、横向的温度梯度。

对静定结构，均匀温度作用通常只会导致结构的伸长或缩短，不产生温度附加力；在超静定结构中，由于气温变化引起的变形受到约束，会导致结构中产生相应的附加力。由日照、骤冷等天气情况引起的温差，则对静定或超静定的桥梁结构，均可能产生附加力。例如，由于材料导热性的差异，在由混凝土桥面板和钢梁组成的简支结合梁中，会因温差在截面上产生附加应力。

均匀温度的取值，可按桥梁所在地区的气温条件（一般取当地最高和最低月平均气温）确定；均匀温度的变化值，应自结构合龙时的温度算起。例如，若桥位处最高和最低月平均气温分别为＋40℃ 和0℃，而架梁或结构合龙时的温度为＋20℃，则均匀温度的变化幅度为40℃，而用于计算温度作用效应的均匀温度值为±20℃。

对公路桥，计算桥梁结构由温度梯度引起的温度作用效应时，可采用图3.6所示的竖向温度梯度曲线（考虑到结构两侧腹板外的悬臂板较长，腹板受太阳直接辐射较少，梁底始终不受日照，故可忽略横向温度梯度作用）。图中 T1表示桥面板表面的温度，T2表示桥面板表面下100mm 处的温度，它们的取值依据桥面铺装类型（见第四章）而定。例如：对混凝土铺装层，取 T1＝25℃，T2＝6.7℃；对100mm 厚的沥青混凝土铺装层，取T1＝14℃，T2＝5.5℃；对50mm 厚的沥青混凝土铺装层，取 T1＝20℃，T2＝6.7℃。H为梁高，A 为对应温度梯度曲线上零点与 T2间的结构高度（按结构类型及梁高取值，例如，当混凝土结构的梁高H大于或等于400mm 时，取 A＝300mm），t 为结合梁中混凝土桥面板的厚度。图3.6所示为结构表面正温差（升温）的情况，将其乘以－0.5，就得到负温差（降温）时的竖向温度梯度曲线。(www.xing528.com)

图3.6　竖向梯度温度（尺寸单位：mm）

铁路桥关于温度计算的规定与公路桥大体相同。在现行《铁路桥涵设计规范》（TB1002—2017）和《铁路桥涵混凝土结构设计规范》（TB10092—2017）中，分别给出了“钢筋混凝土、混凝土、砌石矩形截面杆件计算温度图解”和“混凝土箱梁温差应力计算”，用以确定构件的计算温度和竖向、横向两个方向的梯度温度引起的应力。

各种材料的线膨胀系数，按设计规范采用。对钢，取0.000012；对混凝土（包括钢筋混凝土和预应力混凝土），取0.000010。