CFRP索超大跨橋梁原型設(shè)計(jì)探索性研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,人們對(duì)交通快捷和便利的要求越來(lái)越高,很多國(guó)家開(kāi)始構(gòu)思和實(shí)施以橋梁形式跨越海灣或海峽。斜拉-懸吊協(xié)作體系橋作為一種新型的超大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)形式,綜合了傳統(tǒng)懸索橋和斜拉橋的諸多優(yōu)點(diǎn)；碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕、抗疲勞等優(yōu)良性能,將CFRP用作大跨徑橋梁的纜索,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)纜索的腐蝕退化問(wèn)題,同時(shí)在減輕大跨橋梁上部結(jié)構(gòu)自重、提高其跨越能力和承載效率等方面都會(huì)產(chǎn)

2、生積極作用。這二者的有機(jī)結(jié)合將會(huì)在跨海、跨洲際的大橋建設(shè)中發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)于CFRP纜索應(yīng)用于斜拉-懸吊協(xié)作體系橋的相關(guān)研究和實(shí)際工程幾乎沒(méi)有。
　　 本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51078170),圍繞CFRP索超大跨橋梁這一主題,對(duì)其原型設(shè)計(jì)展開(kāi)部分進(jìn)行了基礎(chǔ)研究。主要內(nèi)容包括：⑴CFRP索超大跨橋梁的非線(xiàn)性靜力特性分析。探討了超大跨橋梁的各種非線(xiàn)性因素的分析理論和方法,并基于大型有限元分析軟件ANS

3、YS對(duì)其力學(xué)模型進(jìn)行了討論。探索性的設(shè)計(jì)了主跨千米級(jí)的CFRP索斜拉-懸吊協(xié)作體系橋,詳細(xì)分析了它的靜力特性；并與CFRP索和鋼索斜拉橋進(jìn)行了對(duì)比分析,詳細(xì)分析它們的靜力特性的差異及其優(yōu)越性。⑵CFRP索超大跨橋梁的非線(xiàn)性動(dòng)力特性分析。闡述了超大跨橋梁動(dòng)力特性分析的有限元方法；對(duì)設(shè)計(jì)的主跨千米級(jí)的CFRP索斜拉-懸吊協(xié)作體系橋的固有動(dòng)力特性(包括自振頻率和模態(tài))進(jìn)行了分析；并與CFRP索和鋼索斜拉橋的動(dòng)力特性進(jìn)行對(duì)比分析,詳細(xì)分析它們動(dòng)

4、力特性的差異及其優(yōu)越性。⑶CFRP索超大跨橋梁的靜風(fēng)響應(yīng)分析。探討橋梁空間穩(wěn)定、空氣靜力穩(wěn)定理論和橋梁主要構(gòu)件的靜風(fēng)荷載計(jì)算方法；針對(duì)CFRP索斜拉橋主梁斷面形式,采用CFD軟件模擬計(jì)算出斷面在不同攻角和風(fēng)速下的靜三風(fēng)力系數(shù)；分別計(jì)算出CFRP索和鋼索斜拉橋的靜風(fēng)響應(yīng)結(jié)果,并進(jìn)行對(duì)比分析這兩種橋靜風(fēng)響應(yīng)的差異性。本研究獲得了CFRP索超大跨橋梁原型設(shè)計(jì)的第一手基礎(chǔ)研究的數(shù)據(jù)以及CFRP索超大跨橋梁靜風(fēng)響應(yīng)數(shù)據(jù),為以后完善超大跨橋梁的原型