1.3 混凝土边界传热系数研究进展

边界传热系数对于混凝土结构表面的热交换能力有着极为重要的影响，目前，国内外对混凝土边界的传热系数的研究已经较为充分，现主要阐述如下。

美国的W.M.罗森^[99]采ASAHRAE的数据，提出外表面辐射和对流组合的表面传热系数h=av²+bv+c，其中v为风速，m/s；a、b和c为经验常数。美国的Ito和Kimura^[100]从一个实际建筑物得到了建筑物表面传热系数的对流分量，且认为表面对流传热系数很大程度上取决于风向和物体表面是迎风侧还是背风侧，有，其中对于迎风面v_c=0.25v（v＞2m/s）、v_c=0.50v（v＜2m/s）；对于背风面v_c=0.3+0.08v。德国的Kehlbeck^[101]从热辐射的基本原理出发，论述了对流传热、辐射传热等因素对桥梁结构的影响，认为在工程实践中，总的传热系数因由两部分组成，即h=h_c+h_x。西班牙的Mrimabell和Agudao^[102]在Kehlbeck研究的基础上，对环境温度影响下混凝土桥梁结构性能进行了研究，给出了混凝土桥梁不同表面的对流传热系数与风速的线性关系式。加拿大的H.C.Fu、S.F.Ng和M.S.Cheung^[103]认为固体中的热传导近似于线性，认为对流传热过程的发生是由于桥梁表面和空气之间的温差引起的，并给出了对流传热热流量的计算公式：

式中：h_c为对流传热系数，W/（m·K）；T_∞（t）为环境温度，K；T（t）为壁面温度，K。

他们认为对于任何具体情况，通过对流换热去判断热量的获得或损失是非常困难的，原因是对流换热系数是一个综合因素的函数，这些综合因素包括风速、空气热性质、表面的粗糙度、表面面积以及温差等。因此，对于所考虑具体的当地气候条件，通常取对流传热系数的平均值来估算热量。此外，他们还给出了太阳辐射换热热流量的计算公式：

式中：h_x为辐射换热系数，W/（m·K）；T_a为周围的辐射温度，K。

此外，印度的Prakash Rao^［104］、美国的Moorty和Roeder^［105］、加拿大的Elbadry和Ghali^［106］等都对混凝土桥梁结构边界传热进行了研究，并给出了相应的计算经验公式。

国内在这方面的研究也很充分，在大体积混凝土和水工混凝土温度应力的研究中，朱伯芳院士^［19］提出了对混凝土表面对流传热系数的反分析方法，即分别用线性插值和二次插值两种方法推算混凝土表面的对流传热系数。魏光坪^［107］在对单室预应力混凝土箱梁温度场及温度应力的研究中，提出箱梁温度场主要受太阳辐射、大气与结构接触面对流换热以及风速的影响，并给出了风速在5m/s以内的对流传热计算公式（h_c=3v+4.35）。此外，国内对这方面还有较多研究的有贾琳^［108］、刘华波^［109］、李全林^［110］等。