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斜拉桥结构采用碳纤维斜拉索与传统钢斜拉索的对比分析
| 论文题名： | 斜拉桥结构采用碳纤维斜拉索与传统钢斜拉索的对比分析 |
| 关键词： | 斜拉桥;静力特性;自振特性;有限元分析;垂度效应 |
| 摘要： | 斜拉桥因其造型雅观、跨越能力大、构造受力合理等特点而被广泛应用。随着斜拉桥向大跨径和特大跨径发展,传统斜拉索的腐蚀和振动疲劳问题更加突出,碳纤维复合材料成为解决这一问题的有效途径,将碳纤维材料用作斜拉索,可以克服传统钢斜拉索自重大,易腐蚀等缺点,发挥其轻质高强的优势,提高桥梁的跨越能力和承载效率。本文对 CFRP材料进行了基础性研究,并选取了四种不同结构体系和跨径的斜拉桥,研究其分别采用传统钢斜拉索与 CFRP索的结构动力和静力特性,得到直观的性能对比,为实际应用提供参考。为此本文主要做了以下方面的工作: 首先详细介绍了 CFRP材料的特性,对制约 CFRP索应用的重要因素—锚具问题进行了研究,并在材料特性、极限跨径和垂度效应方面,对 CFRP索和传统钢索进行了性能对比分析。研究得出,CFRP索材料性能明显优于传统钢索,并且极限跨径大,垂度效应小,等效弹性模量大,自重应力占总应力的比重小,对于大跨径结构优势明显。 然后采用有限元软件 MIDAS分析比较了四种不同结构体系和跨径的斜拉桥采用CFRP索和传统钢索的静力性能,研究得出:采用 CFRP索斜拉桥索力、主梁轴力、竖向位移较原斜拉桥都都有所减小,受力更均匀合理,在大跨径结构中优势较为突出。 最后采用有限元软件分析比较了四种不同结构体系和跨径的斜拉桥分别采用CFRP索和传统钢索的动力性能,研究发现:采用 CFRP斜拉索的斜拉桥横弯和扭转频率普遍高于采用传统钢索斜拉桥的相应频率,而竖弯频率普遍低于原斜拉桥,但可以预见,随跨度的增大,CFRP索斜拉桥竖弯频率将高于传统钢索斜拉桥,自振频率的提高可以降低斜拉桥因为低频激励荷载作用而引起振动的机率。 |
| 作者： | 王钱钱 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 杨光辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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