CFRP索超大跨橋梁原型設(shè)計探索性研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟的高速發(fā)展,人們對交通快捷和便利的要求越來越高,很多國家開始構(gòu)思和實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；碳纖維增強復合材料(CFRP)具有輕質(zhì)、高強、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性能,而且可以基本解決傳統(tǒng)纜索的腐蝕退化問題,同時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產(chǎn)

2、生積極作用。這二者的有機結(jié)合將會在跨海、跨洲際的大橋建設(shè)中發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢。目前,國內(nèi)外對于CFRP纜索應用于斜拉-懸吊協(xié)作體系橋的相關(guān)研究和實際工程幾乎沒有。
　　 本文依托國家自然科學基金項目(51078170),圍繞CFRP索超大跨橋梁這一主題,對其原型設(shè)計展開部分進行了基礎(chǔ)研究。主要內(nèi)容包括：⑴CFRP索超大跨橋梁的非線性靜力特性分析。探討了超大跨橋梁的各種非線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對其力學模型進行了討論。探索性的設(shè)計了主跨千米級的CFRP索斜拉-懸吊協(xié)作體系橋,詳細分析了它的靜力特性；并與CFRP索和鋼索斜拉橋進行了對比分析,詳細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性動力特性分析。闡述了超大跨橋梁動力特性分析的有限元方法；對設(shè)計的主跨千米級的CFRP索斜拉-懸吊協(xié)作體系橋的固有動力特性(包括自振頻率和模態(tài))進行了分析；并與CFRP索和鋼索斜拉橋的動力特性進行對比分析,詳細分析它們動

4、力特性的差異及其優(yōu)越性。⑶CFRP索超大跨橋梁的靜風響應分析。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)件的靜風荷載計算方法；針對CFRP索斜拉橋主梁斷面形式,采用CFD軟件模擬計算出斷面在不同攻角和風速下的靜三風力系數(shù)；分別計算出CFRP索和鋼索斜拉橋的靜風響應結(jié)果,并進行對比分析這兩種橋靜風響應的差異性。本研究獲得了CFRP索超大跨橋梁原型設(shè)計的第一手基礎(chǔ)研究的數(shù)據(jù)以及CFRP索超大跨橋梁靜風響應數(shù)據(jù),為以后完善超大跨橋梁的原型