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20世纪50年代以来，随着预应力技术的发展，混
凝土桥梁被大量建造，并且在高墩大跨径桥梁方面发
展迅速。在混凝土桥梁上部结构发生的裂损事故中，
有相当一部分是由于温度应力造成的，使得设计人员
认识到日照对温度作用的重要影响，并基于结构力学
及热弹性力学理论对混凝土桥梁的温度效应问题进行
了深入的研究。
1 温度应力计算方法
刘兴法 [1]在其专著《混凝土结构的温度应力分
析》所介绍的解析法是目前应用比较广泛的一种温度
应力计算方法。但是在计算桥梁结构的纵向温度自应
力的时候却十分复杂，主要有以下几点。
1.1 不适用于现有的JTG D60— 2015《公路桥涵设
计通用规范》
刘兴法老师在著作中推导出来的温度应力公式，
是基于我国铁路设计规范中规定的温度分布。这种温
度分布属于指数分布，而现有的公路桥梁设计规范中
规定的温度分布为线性分布，分布方式的不同，会给
温度应力计算带来很大困难。
1.2 不能计算任意截面的桥梁温度应力
解析法对于桥梁结构的截面形式适应性并不好，
混凝土桥梁温度应力的简化计算
林 漪 1，窦 宇 2
（1.北京市交通基础设施建设项目管理中心，北京 100161；2.中交公路规划设计院有限公司，北京 100007）
［摘 要 ］ 竖向温度梯度应力计算是桥梁结构设计中重要的一部分，特别是对于混凝土箱梁桥，温度应
力可以达到甚至超过活荷载应力。针对此问题，首先探讨了现有竖向温度梯度应力的计算方法，分析了其
原理以及适用性，然后基于分析成果，对计算方法开展了优化研究，针对基于结构力学的解析法计算复杂
且适用性差的问题，编写了适用于任意截面的温度应力的计算程序。
［关键词 ］ 桥梁结构；梯度温度；温度应力计算
［中图分类号］ U 441.5；TU 311.4 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 1001 -523X （2022 ）06-0127 -02
SIMPLIFIED CALCULATION OF TEMPERATURE STRESS OF CONCRETE BRIDGE
Lin Yi, Dou Yu
［Abstract ］ The calculation of vertical temperature gradient stress is an important part of bridge structure
design, especially for concrete box girder bridge, the temperature stress can reach or even exceed the live load stress.
To solve this problem, the paper first discusses the existing calculation methods of vertical temperature gradient
stress, analyzes its principle and applicability, and then carries out optimization research on the calculation method
based on the analysis results, and compiles the calculation program of temperature stress suitable for any section.
［Keywords ］ bridge structure ；gradient temperature ；temperature stress calculation
只能计算T形梁、单室箱梁、双室箱梁等几种截面形
式，而且需要对截面进行许多简化，这些都会对计算
精度有不利影响。
1.3 计算步骤复杂
即使是一个经过简化的T 形梁截面的温度应力，
也需要计算大量的参数，计算十分复杂。
为了解决这些问题，开发出一个既适用于现有公
路桥梁设计规范又满足任意截面条件的温度应力计算
程序是有意义且必要的。
本节以北京地区某立交桥匝道截面为研究对
象，箱梁的截面尺寸如图1 所示。混凝土弹性模量
E=3.5×10 4 MPa，线膨胀系数取值 α=1.0×10 –5。荷载
采用JTG D60— 2015《公路桥涵设计通用规范》规定
的温度梯度 [2]，不考虑均匀升降温的作用。并规定拉
应力为正，压应力为负。
800
400
180
2020
200 200
280
100
60 60
15
图1 北京地区某立交桥匝道截面示意
2 计算程序原理及编制
刘兴法老师的理论中，应力计算所使用的坐标
系原点在桥梁结构的截面下缘（图 2），这样会导致
收稿日期 ：2022–02–18
作者简介 ：林漪（1988—），女，福建福州人，工程师，主要研究方
向为道路桥梁设计管理。
EC ? ? 建 筑 技 术 开 发
Roads and Bridges Building Technology Development 第49卷第 6期 2022?3 8
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应力的积分十分复杂。为了解决这个问题，可以参考
新西兰学者Priestley的理论。两者的计算理论原理相
同，不同的是Priestley [3]的计算方法中，使用的坐标
系原点在桥梁结构截面的形心（图3）。
o
y
桥梁结构下缘
图2 刘兴法理论的坐标系示意
yo 形心
图3 Priestley 理论的坐标系示意
由于坐标系的改变，方程中的未知量也由之前的
结构上、下缘应变 ε1， ε2，改变为形心处应变 ε0，以及
结构在 yz平面变形的曲率 k1。这样截面上任意位置的
应变 εy的表达式就变为：
ε y=ε0+k1y （ 1）
温度自应力的表达式为：
σ 0=Eε y=E(ε0+k1y– αty) （ 2）
由 ΣN=0、 ΣM=0，建立方程组
Σ N= σ0dA= E(ε0+k1y– αty)dA
=Eε 0A–Eα tydA= 0 （ 3）
Σ M= yσ0dA= yE (ε0+k1y– αty)dA
=
混凝土桥梁温度应力的简化计算（论文）.pdf
