碳纖維索在大跨度纜索承重橋梁上的應(yīng)用研究.pdf

1、目前，大跨度纜索承重橋梁主要承重構(gòu)件的纜索基本都采用高強(qiáng)鋼材。與鋼材相比，碳纖維材料具有強(qiáng)度高、自重輕、抗腐蝕、抗疲勞、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用作要求高強(qiáng)輕質(zhì)和耐久性好的纜索材料。采用碳纖維索代替鋼索，可以減輕橋梁自重，并減小下部結(jié)構(gòu)的規(guī)模，增大橋梁的跨徑，對(duì)降低綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和施工技術(shù)難度都具有十分重要的意義。本文對(duì)碳纖維索以及采用碳纖維索的超大跨度斜拉橋和懸索橋的力學(xué)性能包括靜力特性、動(dòng)力特性以及抗風(fēng)抗震性能等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，

2、探討了碳纖維索在纜索承重橋梁中應(yīng)用的可能性，研究成果對(duì)超大跨度纜索承重橋梁的設(shè)計(jì)具有很好的理論意義和參考應(yīng)用價(jià)值。 首先，通過(guò)理論分析，研究了碳纖維索的靜力性能(包括索的線形、垂度效應(yīng)、等效彈性模量、自重應(yīng)力、極限長(zhǎng)度以及承載效率等)和動(dòng)力特性；其次，基于潤(rùn)楊長(zhǎng)江大橋和主跨1400m的斜拉橋設(shè)計(jì)方案，采用纜索等軸向剛度和等強(qiáng)度的方法，擬定了同跨度采用碳纖維索的懸索橋和斜拉橋方案橋，并采用橋梁結(jié)構(gòu)有限元分析軟件MIDAS/Civi

3、l、結(jié)構(gòu)三維非線性空氣靜力分析程序BSNAA以及橋梁空氣動(dòng)力穩(wěn)定性分析程序BSLFA，分析了纜索承重橋梁的靜力、動(dòng)力、抗震以及抗風(fēng)等方面的性能，并與鋼索情況進(jìn)行了比較。 通過(guò)分析和比較表明：(1)與鋼索相比，碳纖維纜索具有垂度小、等效彈性模量高、自重應(yīng)力小、極限長(zhǎng)度大和承載效率高以及動(dòng)力性能好等特點(diǎn)；(2)纜索承重橋梁采用碳纖維索后，特別是纜索截面采用等軸向剛度方法確定時(shí)，與鋼索情況相比，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形小，自振頻率高，并具有更