CFRP索預應力大跨斜拉橋非線性靜力分析.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，不少國家開始構思并實施以橋梁形式為主的跨海工程，經(jīng)濟、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、高強、耐腐蝕、耐疲勞等優(yōu)點的碳纖維復合材料(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構自重，提高斜拉橋的跨越能力和承載效率。國內外現(xiàn)在對CFRP索預應力大跨斜拉橋的研究還很少，本

2、文結合國家自然科學基金項目，基于結構非線性理論，對CFRP索預應力大跨斜拉橋的靜力方面進行了分析，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，主要研究內容如下： 1.CFRP索預應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的處理方法。對幾何非線性分析的有限元方法即增量法、直接求解法和NewtonRaphson法進行了介紹和比較，選出適合本課題研究的方法。運用AN

3、SYS有限元軟件建立斜拉橋分析模型，結合彎曲能量最小法對CFRP索和鋼索斜拉橋進行索力優(yōu)化，同時分析了兩種拉索斜拉橋的成橋受力狀態(tài)，對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幾何非線性的影響。 2.CFRP索預應力大跨斜拉橋非線性空氣靜力分析通過介紹橋梁結構的空間穩(wěn)定理論、非線性空氣靜力穩(wěn)定理論和靜風穩(wěn)定性分析方法，在綜合考慮結構幾何非線性和靜風荷載非線性影響的基礎上，與大跨橋梁空間第二類穩(wěn)定理論相結合，

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

5、靜力非線性和靜力穩(wěn)定等問題提出一些控制措施。 研究結果表明：進行CFRP索大跨斜拉橋分析時應考慮幾何非線性的影響，影響最大的是垂度效應，其次是大位移效應和梁柱效應，和鋼索斜拉橋相比采用CFRP索能很好的減小垂度效應的影響； CFRP索斜拉橋和鋼索斜拉橋相比靜風失穩(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，加大橋寬可以增加CFRP索斜拉橋的靜風穩(wěn)定性。 本文研究成果為CFRP索斜拉橋的參數(shù)設計提供了依據(jù)