CFRP索預(yù)應(yīng)力大跨斜拉橋非線性靜力分析.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，不少國(guó)家開始構(gòu)思并實(shí)施以橋梁形式為主的跨海工程，經(jīng)濟(jì)、合理、美觀的斜拉橋成為了大跨度橋梁的首選橋型之一。因鋼拉索自重大、易疲勞、易腐蝕，所以具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕、耐疲勞等優(yōu)點(diǎn)的碳纖維復(fù)合材料(CFRP)拉索代替鋼索引起了土木工程界的廣泛興趣和重視。用CFRP索一方面可以從根本上解決鋼拉索的腐蝕退化問題，另一方面可減輕上部結(jié)構(gòu)自重，提高斜拉橋的跨越能力和承載效率。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在對(duì)CFRP索預(yù)應(yīng)力大跨斜拉橋的研究還很少，本

2、文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，基于結(jié)構(gòu)非線性理論，對(duì)CFRP索預(yù)應(yīng)力大跨斜拉橋的靜力方面進(jìn)行了分析，如幾何非線性和非線性空氣靜力穩(wěn)定問題，最后提出了一些靜力控制的方法，主要研究?jī)?nèi)容如下： 1.CFRP索預(yù)應(yīng)力大跨斜拉橋幾何非線性分析分析了CFRP索大跨度斜拉橋的幾何非線性的主要影響因素及相應(yīng)的處理方法。對(duì)幾何非線性分析的有限元方法即增量法、直接求解法和NewtonRaphson法進(jìn)行了介紹和比較，選出適合本課題研究的方法。運(yùn)用AN

3、SYS有限元軟件建立斜拉橋分析模型，結(jié)合彎曲能量最小法對(duì)CFRP索和鋼索斜拉橋進(jìn)行索力優(yōu)化，同時(shí)分析了兩種拉索斜拉橋的成橋受力狀態(tài)，對(duì)兩種拉索斜拉橋定量分析了恒載下各幾何非線性因素的影響和跨徑變化對(duì)幾何非線性的影響。 2.CFRP索預(yù)應(yīng)力大跨斜拉橋非線性空氣靜力分析通過介紹橋梁結(jié)構(gòu)的空間穩(wěn)定理論、非線性空氣靜力穩(wěn)定理論和靜風(fēng)穩(wěn)定性分析方法，在綜合考慮結(jié)構(gòu)幾何非線性和靜風(fēng)荷載非線性影響的基礎(chǔ)上，與大跨橋梁空間第二類穩(wěn)定理論相結(jié)合，

4、采用增量與內(nèi)外兩重迭代相結(jié)合的方法，對(duì)CFRP索大跨斜拉橋的非線性靜風(fēng)穩(wěn)定性問題進(jìn)行了分析，并與鋼索斜拉橋進(jìn)行比較，討論了靜風(fēng)荷載非線性、靜風(fēng)初始攻角、靜風(fēng)荷載三分力系數(shù)、寬跨比等參數(shù)對(duì)CFRP索預(yù)應(yīng)力大跨斜拉橋非線性空氣靜力穩(wěn)定性的影響。 3.CFRP索預(yù)應(yīng)力大跨斜拉橋的靜力控制對(duì)CFRP索斜拉橋的靜力行為的三個(gè)主要影響因素進(jìn)行分析，即分析并比較了拉索的布置、主梁慣性矩及梁塔聯(lián)結(jié)方式等因素對(duì)內(nèi)力和變形的影響，然后針對(duì)靜力行為、

5、靜力非線性和靜力穩(wěn)定等問題提出一些控制措施。 研究結(jié)果表明：進(jìn)行CFRP索大跨斜拉橋分析時(shí)應(yīng)考慮幾何非線性的影響，影響最大的是垂度效應(yīng)，其次是大位移效應(yīng)和梁柱效應(yīng)，和鋼索斜拉橋相比采用CFRP索能很好的減小垂度效應(yīng)的影響； CFRP索斜拉橋和鋼索斜拉橋相比靜風(fēng)失穩(wěn)現(xiàn)象更加顯著；采用混合配索能很好的發(fā)揮鋼索和CFRP索的特性，加大橋?qū)捒梢栽黾覥FRP索斜拉橋的靜風(fēng)穩(wěn)定性。 本文研究成果為CFRP索斜拉橋的參數(shù)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)