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CFRP斜拉索的局部弯曲受力及非线性振动特性分析
| 论文题名： | CFRP斜拉索的局部弯曲受力及非线性振动特性分析 |
| 关键词： | 斜拉桥;碳纤维增强复合拉索;受力分析;振动特性 |
| 摘要： | 近年来，国内外多座CFRP缆索承重试验桥梁的成功应用，吸引了众多桥梁工程师的眼球。CFRP材料凭借其强度高、质量轻、耐腐蚀等优良性能，成为斜拉索的理想材料；应用CFRP索替换传统钢索可以有效提高斜拉桥的跨越能力和承载能力。经过众多学者的努力，CFRP斜拉桥的整体受力性能方面已经有了不少研究成果，但已有研究却很少涉及CFRP斜拉索的局部受力性能及非线性振动特性等方面，这使得CFRP斜拉索的静动力性能不能得到全面的认识，阻碍了CFRP材料在实际超大跨斜拉桥中的应用。本文围绕CFRP斜拉索的局部弯曲受力、CFRP拉索本身的―自耦合‖以及CFRP拉索与梁结构的―互耦合‖现象开展了研究工作。具体工作内容如下： 1、采用解析法对均匀弯曲刚度斜拉索的端部弯曲应力进行了分析；以苏通大桥的部分拉索为研究对象，讨论了弹性模量、索长、初始张拉力等因素对相同条件下的CFRP和钢拉索的端部弯曲应力的影响；最后用经典疲劳分析方法对两种拉索进行了拉弯疲劳性能分析，得出了CFRP斜拉索的端部弯曲应力小于钢索，疲劳性能明显优于钢索的结论。 2、建立了斜拉索的三维非线性振动方程，并利用多尺度法分析了拉索发生内共振的条件和振动模式，着重求解了主共振下的面内外频率比为1：1的内共振模式。结合数值方法计算了CFRP和钢拉索发生受迫振动时的内共振响应；讨论了初始扰动、阻尼比等因素对拉索内共振的影响。分析发现：两种拉索内共振规律基本相同，但CFRP索进入稳态运动的时间短，最大振幅和稳态振幅均小于钢索。 3、分别建立了拉索在可动边界条件下的振动方程以及索-梁结构的二维非线性振动方程。采用多尺度法和数值法相结合，对CFRP索-梁结构和钢索-梁结构的自由振动和受迫振动响应进行了分析；讨论了拉索阻尼、初始扰动等因素对两种索-梁结构共振响应的影响。结果表明：CFRP索-梁结构的耦合共振特性优于钢索-梁结构。 |
| 作者： | 李雪芹 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 梅葵花 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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