CFRP拉索斜拉橋的動力分析與地震響應(yīng)控制研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)聚合材料(CFRP)具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕、抗疲勞等優(yōu)良性能，引起了土木工程界的廣泛重視。將CFRP用作大跨徑斜拉橋的拉索，不僅可以充分利用其高強(qiáng)性能，而且可以基本解決傳統(tǒng)斜拉索的腐蝕退化問題，同時在減輕斜拉橋上部結(jié)構(gòu)自重、提高斜拉橋跨越能力和承載效率等方面都會產(chǎn)生積極作用。
　　 目前，國內(nèi)外對于CFRP拉索應(yīng)用于斜拉橋的相關(guān)研究和實際工程還不多，而CFRP索試驗橋動態(tài)試驗和長大跨CFRP索斜拉橋減震控制研究更是少見

2、。為此，本論文依托國家自然科學(xué)基金項目(50678074)，圍繞國內(nèi)首座CFRP拉索試驗橋的模態(tài)試驗、超大跨CFRP拉索斜拉橋的動力特性與地震響應(yīng)分析以及減震控制研究等內(nèi)容進(jìn)行了探討，主要研究內(nèi)容概括如下：
　　 1.CFRP索斜拉試驗橋的模態(tài)試驗及動力分析。在已有靜載試驗的基礎(chǔ)上，對試驗橋進(jìn)行了模態(tài)試驗分析，詳細(xì)介紹了模態(tài)試驗的激勵方式、信號采集系統(tǒng)和方法、主要測試的內(nèi)容和數(shù)據(jù)處理等，并將有限元模型的計算結(jié)果與試驗實測結(jié)果進(jìn)行

3、對比分析；利用試驗橋上預(yù)設(shè)的實時測點，合理安排測試時段，按時采集試驗橋及其拉索的實時測試數(shù)據(jù)，分析混凝土、CFRP材料的徐變和收縮對試驗橋力學(xué)性能的影響；采用等軸向剛度的準(zhǔn)則進(jìn)行試驗橋拉索的替換，分析兩種索斜拉試驗橋的動力特性和地震響應(yīng)情況。
　　 2.CFRP索超大跨斜拉橋非線性動力特性分析。概括了斜拉橋結(jié)構(gòu)動力分析和研究的現(xiàn)狀、主要內(nèi)容及常用方法；在課題組已有的研究成果和試驗基礎(chǔ)上，進(jìn)一步建立和完善主跨千米級的CFRP索斜拉

4、橋和鋼索斜拉橋有限元計算模型，采用子空間迭代法對比分析了兩種拉索斜拉橋的主要自振頻率和振型。
　　 3.CFRP索超大跨斜拉橋地震響應(yīng)分析與抗震驗算。介紹CFRP索大跨斜拉橋的地震響應(yīng)分析研究現(xiàn)狀，闡述了大跨度橋梁抗震的一般設(shè)計方法和地震波的輸入問題；在動力特性分析模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步修正計算模型，采用時程分析法對比分析兩種拉索斜拉橋諸多項目的地震響應(yīng)時程和關(guān)鍵截面的響應(yīng)峰值；最后對兩種索斜拉橋的抗震性能進(jìn)行了驗算和評價。

5、>　　 4.CFRP索超大跨斜拉橋減震控制研究。在CFRP索斜拉橋減震控制探索性研究中，本文采用彈性連接裝置和粘滯阻尼器兩種減震裝置，選取的目標(biāo)函數(shù)包括：主梁端縱橋向位移、主梁跨中豎向位移、橋塔頂縱橋向位移、橋塔底彎矩以及減震裝置的內(nèi)力和變形。通過參數(shù)敏感性分析，綜合考慮各目標(biāo)函數(shù)值，選取合理的彈性連接剛度k、阻尼系數(shù)C和速度指數(shù)α，同時比較分析兩種減震措施分別對于兩種索斜拉橋的減震效果優(yōu)劣。
　　 本文通過以上的研究獲得了第