CFRP索懸掛減振結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力特性分析與應(yīng)用研究.pdf

1、STUDYONAPPLICATIONANDSTATIC＆DYNAMICCHARACTEIUSTICSOFCFRPCABLEVIBRATl0INREDUCTlolNSUSPENDEDSTRUCTU『READissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofDoctorofEngineeringBYC燦W已n—huaSupervisedbyProfLIANGShu—

2、tingandProfZ㈣GJiwenCollegeofCivilEngineeringSoutheastUniversityApril2014摘要0FRP索懸掛減振結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力特性分析及應(yīng)用研究博士研究生：導(dǎo)師：蔡文華梁書亭教授張繼文教授摘要CFRP索懸掛減振結(jié)構(gòu)是一種新型的結(jié)構(gòu)體系，將高強(qiáng)CFRP材料應(yīng)用于懸掛減振結(jié)構(gòu)不僅可以減輕自重、提高有效承載能力，而且，可以解決鋼拉索的腐蝕和疲勞問題，優(yōu)化結(jié)構(gòu)的受力性能，減少后期維護(hù)費(fèi)用。CFR

3、P索懸掛減振結(jié)構(gòu)體系將高強(qiáng)CFRP材料、懸掛建筑結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制理論有機(jī)地結(jié)合在一起，形成了建筑室內(nèi)和底部大空間的同時(shí)，解決了建筑功能與結(jié)構(gòu)構(gòu)造之間的矛盾，具有良好的抗風(fēng)和抗震、減震的性能，實(shí)現(xiàn)了建筑、結(jié)構(gòu)和藝術(shù)美的統(tǒng)一，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的新型結(jié)構(gòu)體系。本文結(jié)合國內(nèi)首幢CFRP索懸掛減振結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、建造，進(jìn)行了理論、試驗(yàn)等多方面探索和創(chuàng)新研究，主要內(nèi)容如下：1CFRP筋材性及吊索組裝件試驗(yàn)研究CFRP筋可代替鋼吊索應(yīng)用于懸掛減

4、振結(jié)構(gòu)中，作為材料應(yīng)用的基礎(chǔ)，本文就其高應(yīng)力狀態(tài)下的蠕變破壞、應(yīng)力一應(yīng)變性能等問題，作了簡明的分析：并就CFRP筋用作吊索時(shí)的設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題等作了研究：探討了CFRP筋作為吊索的適用環(huán)境溫度及預(yù)防破壞的措施；進(jìn)行了CFRP筋的單向拉伸性能試驗(yàn)研究；通過4根CFRP筋粘結(jié)型錨具的設(shè)計(jì)、靜載試驗(yàn)和有限元分析，研究了粘結(jié)型錨具的荷載一滑移、筋材受力均勻性等，并將筋材之間的凈距減小至1／2的筋徑，保證良好錨固性能的同時(shí)，大大減小了

5、錨具的橫截面尺寸。2懸掛減振結(jié)構(gòu)體系的對比分析建立了懸掛減振結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程，給出了脈動(dòng)風(fēng)荷載的特性和模擬過程，并針對實(shí)例結(jié)構(gòu)模擬了順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)荷載，并將其施加于幾種不同的懸掛減振結(jié)構(gòu)體系；分別對幾種懸掛減振結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了地震、風(fēng)振作用下的時(shí)程分析，研究了各種懸掛減振結(jié)構(gòu)體系的減振性能。3CFRP索懸掛減振結(jié)構(gòu)的靜力性能分析總結(jié)了懸掛建筑結(jié)構(gòu)靜力分析的方法，推導(dǎo)了幾何非線性有限元分析方程；然后，就幾何非線性的影響因素以及分析方法作了簡單分

6、析；對懸掛建筑結(jié)構(gòu)理想成形狀態(tài)的確定給出了詳細(xì)地分步闡述，并通過一算例對CFRP索懸掛減振結(jié)構(gòu)成形狀態(tài)下的索力及懸掛大梁的內(nèi)力進(jìn)行了分析。對比分析了一單筒cFRP／鋼索懸掛減振結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的靜力性能和包括吊索應(yīng)力、懸掛樓層質(zhì)量、層高、層數(shù)等參數(shù)的影響分析。4CFRP索懸掛減振結(jié)構(gòu)的自振特性分析給出了懸掛減振結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)方程，論述了建立懸掛減振結(jié)構(gòu)分析模型時(shí)如何合理選取單元和處理邊界、連接條件：通過有限元數(shù)值分析，揭示了CFRP