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混凝土桥梁结构因长期受到自然界气温的变化和太阳辐射等环境因素的影响，使结构产生随时间变化的非线性温度分布，由此产生温差应力和温度变形。在某些情况下，由于这种温度荷载产生的温差应力比其他荷载产生的应力还要大，导致混凝土桥梁结构裂缝的产生和发展，从而严重影响结构的正常使用，甚至危及结构的安全。因此，研究分析混凝土桥梁结构的温度荷载和温差应力，对控制桥梁结构的裂缝是十分重要的。本文以铁道部重点科技项目“山区高速铁路桥梁高墩结构设计技术研究”这一科研课题为支撑，以幸福源水库双线特大桥12#桥墩为工程背景，结合桥墩模型日照温度场观测试验，对混凝土空心桥墩的日照温度效应问题进行了较为深入的研究，主要研究工作及结论总结如下：论文采用ANSYS软件建立了较为精细的日照温度场分析模型及边界条件模型，通过对桥墩节段模型日照温度场有限元计算结果与实测温度数据进行对比，验证了ANSYS计算模型及传热边界条件的准确性和适用性。对背景桥梁12#桥墩进行了日照温度场分析，得到了桥墩各壁板内外表面温差在一天中的变化规律，并分析了桥梁中轴线方位角变化对桥墩日照温度场的影响，说明了混凝土空心桥墩各墩壁出现的温差分布与桥梁的方位、墩壁表面朝向有密切关系。对桥墩日照横向温差应力的分布和变化规律进行了研究，分析了桥墩截面尺寸及倒角对横向温差应力的影响。日照横向温差应力的计算应考虑双向温差组合，且下午的双向温差作用对横向温差应力的影响比上午更为显著。桥墩各壁板厚度的变化对截面横向温差应力影响较大，而横向温差应力计算若不考虑倒角的作用，将偏离实际，计算结果偏于不安全。对桥墩日照竖向温差应力的分布和变化规律进行了分析，分别计算了在西南侧温度梯度Ty=17e-5.7y和在西北侧温度梯度Ty=14e-7.0y作用下的温差应力和温度变形。在西南侧（或西北侧）温度梯度作用下，桥墩各个截面的竖向应力分布是类似的，西南侧墩壁（或西北侧墩壁）的竖向应力变化剧烈，而其余壁板上的竖向应力分布比较均匀。在考虑墩顶无约束的情况下，当西南侧（或西北侧）墩壁作用温度梯度时，桥墩在横向上（或纵向上）会发生较大弯曲变形。