大跨度CFRP索斜拉橋動力分析與氣動措施研究.pdf

1、隨著人們對交通舒適、快捷性能要求的逐漸提高，許多國家開始構(gòu)思并且實(shí)施以橋梁形式跨越海灣和海峽。因在經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)、造型等諸多方面的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，斜拉橋日益受到公眾的青睞;碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CarbonFiberReinforcedPlastics，即CFRP)具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、抗疲勞、耐腐蝕等優(yōu)異性能，將其用作大跨度斜拉橋的拉索，可以減輕斜拉橋上部結(jié)構(gòu)自重、提高斜拉橋的承載效率和跨越能力，并解決傳統(tǒng)鋼拉索的腐蝕退化等問題。將CFRP材料和斜拉橋

2、有機(jī)結(jié)合，設(shè)計(jì)建造大跨度CFRP索斜拉橋，能夠充分發(fā)揮兩者難以比擬的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。
　　 本文以國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于高性能材料CFRP索的超大跨橋梁原型設(shè)計(jì)與相關(guān)問題研究”(No.51078170)為指導(dǎo)，圍繞基金主題，對基于抗風(fēng)性能的大跨度CFRP索斜拉橋原型設(shè)計(jì)展開探索性研究:分別對考慮幾何非線性效應(yīng)的大跨度CFRP索斜拉橋的靜、動力性能，斜拉橋主梁斷面的氣動優(yōu)化措施以及大跨度CFRP索斜拉橋的靜風(fēng)響應(yīng)進(jìn)行分析。主要

3、研究內(nèi)容如下:
　　 1.大跨度CFRP索斜拉橋的非線性靜動力性能分析
　　 根據(jù)斜拉橋非線性因素的分析理論及處理方法，使用有限元軟件ADINA建立大跨度CFRP索及同跨度鋼索斜拉橋的力學(xué)模型，詳細(xì)分析了幾何非線性作用下兩座斜拉橋的靜動力性能，并對其差異進(jìn)行對比分析。
　　 2.大跨度CFRP索斜拉橋的靜風(fēng)響應(yīng)分析
　　 根據(jù)主梁斷面靜力三分力系數(shù)的計(jì)算方法，針對斜拉橋典型主梁斷面形式，采用CFD的方法數(shù)

4、值計(jì)算不同風(fēng)速及攻角作用下主梁斷面的靜力三風(fēng)力系數(shù)，并通過后處理模塊觀察主梁斷面周圍風(fēng)場的壓力和速度分布情況。
　　 3.大跨度CFRP索斜拉橋氣動措施研究
　　 橋梁逐漸趨向于柔性化，結(jié)構(gòu)的風(fēng)致振動問題變得愈加凸顯。本文對比分析了不同風(fēng)速及風(fēng)攻角下，導(dǎo)流板和中央開槽等氣動措施對斜拉橋主梁斷面靜力三分力系數(shù)及對大跨度CFRP索、鋼索斜拉橋靜力性能的影響，得出氣動優(yōu)化效果較為良好的導(dǎo)流板尺寸及中央開槽率范圍，并對比分析大跨