平行鋼絲索股的非線性彎曲特性研究.pdf

1、懸索橋主纜索股由大量離散的平行鋼絲組成，其受力特性與均質(zhì)一體材料形成的整體截面有較大的差異，尤其當(dāng)索股截面受到彎曲作用時(shí)，同一截面的鋼絲可能產(chǎn)生滑移，此時(shí)截面變形將不再滿足平截面假定、彎曲應(yīng)力的計(jì)算需借助復(fù)雜的非線性有限元計(jì)算方法。本文以拉彎力共同作用下的平行鋼絲索股為研究對(duì)象，考慮索股分層、分階段滑移的實(shí)際情況，建立了拉彎力共同作用下的平行鋼絲索股的力學(xué)特性分析方法，并通過與試驗(yàn)和非線性有限元計(jì)算結(jié)果對(duì)比，建立了簡(jiǎn)化的平行鋼絲索股非線

2、性彎曲計(jì)算方法。論文主要研究內(nèi)容如下:
　　拉索彎曲的梁理論計(jì)算的彎曲應(yīng)力會(huì)偏大的主要原因是沒有考慮鋼絲之間的滑移。對(duì)于有鋼絲滑移的拉索，采用分段研究的思想，認(rèn)為在相鄰的兩層鋼絲初滑移轉(zhuǎn)角之間截面慣性矩保持為不變，推導(dǎo)拉索彎曲曲率的變化與截面轉(zhuǎn)角的關(guān)系，給出沿拉索軸向單位長度的彎曲剪切力計(jì)算公式。
　　在物理方程關(guān)系的基礎(chǔ)上，將索股的應(yīng)變、應(yīng)力與內(nèi)力分解為線性項(xiàng)和非線性項(xiàng)，推導(dǎo)內(nèi)力與變形關(guān)系的切線剛度矩陣，得出彎曲剛度的線性

3、項(xiàng)與非線性項(xiàng)，以及彎曲剛度的變化范圍。采用分段研究的方法，給出索股鋼絲的彎曲剪切力公式。通過研究索股鋼絲逐層滑移，推導(dǎo)鋼絲在各個(gè)滑移位置的軸力和鋼絲層間剪切力與索股曲率或轉(zhuǎn)角的關(guān)系。結(jié)合鋼絲層的滑移判定條件關(guān)系式，推導(dǎo)出與滑移位置對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角，并給出簡(jiǎn)化模型下的彎矩-轉(zhuǎn)角圖和彎曲剛度-轉(zhuǎn)角圖。
　　結(jié)合索股拉彎模型試驗(yàn)，同時(shí)建立索股的ANSYS分層滑移模型，探討了索股彎曲特性的影響因素。軸向應(yīng)力增大或等效纏絲力減小，索股的初滑移轉(zhuǎn)角