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CFRP索斜拉-悬吊协作体系桥力学性能分析
| 论文题名： | CFRP索斜拉-悬吊协作体系桥力学性能分析 |
| 关键词： | 碳纤维增强复合材料;斜拉-悬吊;静力特性;动力特性;地震响应 |
| 摘要： | 碳纤维增强复合材料(CarbonFiberReinforcedPlastics，简称CFRP)，具有比重小、强度高、抗疲劳、耐腐蚀等优良性能，在大跨乃至超大跨桥梁结构中具有广阔的应用前景。斜拉-悬吊协作体系桥实现了斜拉桥和悬索桥两种结构的相互协作，弥补了各自的缺点和不足，优势互补，势必将成为跨海大桥的优选结构型式。本文依托国家自然科学基金项目(51078170)，探索性地将CFRP索运用到斜拉-悬吊协作体系桥当中，对整桥结构性能进行了分析和研究，主要研究内容及成果摘要如下: 1.探讨了斜拉-悬吊协作体系桥的分析理论及其在非线性有限元软件中的实现方法。在悬索桥及斜拉桥分析理论的基础上，归纳总结了斜拉-悬吊协作体系桥的计算理论和分析方法。针对斜拉-悬吊协作体系桥的结构特点，从其主要构件出发，讨论了其基本建模及计算方法。 2.CFRP索斜拉-悬吊协作体系桥静力性能分析。采用三维非线性有限元方法，建立了一座主跨跨度为800m的斜拉-悬吊协作体系桥模型，并分别按等轴向刚度及等强度原则用CFRP索替换传统钢索，进行整桥静力性能的计算和分析，主要包括成桥状态索力分析、恒载及车载内力分析。并对比了不同换索条件下，两种索斜拉-悬吊协作体系桥静力性能的差异。 3.CFRP索斜拉-悬吊协作体系桥动力性能分析。以斜拉桥和悬索桥为例，论述了缆索体系桥梁动力分析的基本方法。基于静力分析所建立的模型，采用有限元动力特性分析方法，对主跨800m的CFRP索和钢索斜拉-悬吊协作体系桥的动力特性进行计算分析，主要是对其自振频率和振型进行了分析和比较。 4.CFRP索斜拉-悬吊协作体系桥地震响应分析。论述了桥梁结构地震响应分析的基本理论，在动力分析的基础上，对模型进行一系列修正，采用时程分析法对主跨800m的CFRP索斜拉-悬吊协作体系桥和钢索斜拉-悬吊协作体系桥进行三维地震响应分析，为大跨度CFRP索斜拉-悬吊协作体系桥抗震设计提供一些参考。 通过以上几项主要研究工作，本文主要得出了关于CFRP索斜拉-悬吊协作体系桥的一些基本力学特性，以及采用CFRP索替换钢索对斜拉-悬吊协作体系桥整桥力学性能的影响，初步证明了将CFRP索运用到大跨度斜拉-悬吊协作体系桥当中，具有一定的可行性及优越性。 |
| 作者： | 冯国英 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 刘荣桂;蔡东升 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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