FRP斜拉橋抗風(fēng)性能初探.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國橋梁的建設(shè)進(jìn)入了飛速發(fā)展的時(shí)期，懸索橋和斜拉橋都不斷刷新新的跨徑記錄。與此同時(shí)，以往已經(jīng)建成的橋梁在使用過程中耐腐蝕和抗疲勞性能面臨巨大的挑戰(zhàn)，極大的威脅著橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性和使用壽命，從而給橋梁設(shè)計(jì)者也提出了新的問題。FRP材料以其卓越的抗腐蝕和抗疲勞性能、以及輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)，在近20年里受到了土木工程師的青睞。
　　 本文嘗試研究一種FRP斜拉橋結(jié)構(gòu)體系，其主梁和斜拉索采用FRP材料，橋塔采用傳統(tǒng)的鋼筋混

2、凝土結(jié)構(gòu)。對FRP橋面板、斜拉橋結(jié)構(gòu)體系的抗風(fēng)性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析，并初步探討了FRP斜拉橋的極限跨徑，主要研究內(nèi)容如下：
　　 1.進(jìn)行了一個(gè)FRP橋面板的設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上，構(gòu)思了一個(gè)FRP材料的流線型箱梁。進(jìn)一步，采用等效剛度的方法，用FRP斜拉索替換某鋼箱梁斜拉橋原橋的鋼絞線，橋塔仍采用原橋的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這樣，就構(gòu)建了一個(gè)FRP斜拉橋，以該斜拉橋?yàn)樽鳛楹笪难芯康钠脚_(tái)。
　　 2.基于Scanlan顫振自激

3、力方程和強(qiáng)迫振動(dòng)法測量顫振導(dǎo)數(shù)方法，采用CFD方法進(jìn)行風(fēng)場模擬，求得某三跨斜拉橋的流線型箱梁的顫振導(dǎo)數(shù)，進(jìn)而分別采用Scanlan二維顫振分析和全模態(tài)三維顫振分析的方法，求FRP斜拉橋的顫振臨界風(fēng)速，并和鋼箱梁斜拉橋的顫振臨界風(fēng)速進(jìn)行比較分析。
　　 3.采用CFD的方法，數(shù)值模擬得到主梁斷面的靜力三分力系數(shù)，用來計(jì)算靜風(fēng)荷載；進(jìn)而對FRP斜拉橋進(jìn)行三維靜風(fēng)穩(wěn)定性分析，并和鋼箱梁斜拉橋的靜風(fēng)穩(wěn)定性進(jìn)行比較。
　　 4.采

4、用諧波合成法，模擬橋位處的隨機(jī)脈動(dòng)風(fēng)場，在此基礎(chǔ)上，對FRP斜拉橋進(jìn)行三維強(qiáng)迫振動(dòng)時(shí)域分析，即抖振時(shí)域分析，并和鋼箱梁斜拉橋的抖振性能進(jìn)行比較。
　　 5.從自重和顫振臨界風(fēng)速的角度，對FRP斜拉橋的極限跨徑進(jìn)行初步的探討，得到了在某些確定條件下該斜拉橋的極限跨徑。
　　 本文的研究表明，F(xiàn)RP斜拉橋的抗風(fēng)性能比傳統(tǒng)的鋼箱梁斜拉橋有一定程度的減弱，但在極限跨徑范圍內(nèi)，F(xiàn)RP材料仍是代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的理想材料，F(xiàn)