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原文传递 CFRP索预应力大跨斜拉桥非线性静力分析

论文题名：	CFRP索预应力大跨斜拉桥非线性静力分析
关键词：	斜拉桥;静力分析;预应力;桥梁结构
摘要：	随着全球经济的发展，不少国家开始构思并实施以桥梁形式为主的跨海工程，经济、合理、美观的斜拉桥成为了大跨度桥梁的首选桥型之一。因钢拉索自重大、易疲劳、易腐蚀，所以具有轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳等优点的碳纤维复合材料(CFRP)拉索代替钢索引起了土木工程界的广泛兴趣和重视。用CFRP索一方面可以从根本上解决钢拉索的腐蚀退化问题，另一方面可减轻上部结构自重，提高斜拉桥的跨越能力和承载效率。国内外现在对CFRP索预应力大跨斜拉桥的研究还很少，本文结合国家自然科学基金项目，基于结构非线性理论，对CFRP索预应力大跨斜拉桥的静力方面进行了分析，如几何非线性和非线性空气静力稳定问题，最后提出了一些静力控制的方法，主要研究内容如下： 1.CFRP索预应力大跨斜拉桥几何非线性分析分析了CFRP索大跨度斜拉桥的几何非线性的主要影响因素及相应的处理方法。对几何非线性分析的有限元方法即增量法、直接求解法和NewtonRaphson法进行了介绍和比较，选出适合本课题研究的方法。运用ANSYS有限元软件建立斜拉桥分析模型，结合弯曲能量最小法对CFRP索和钢索斜拉桥进行索力优化，同时分析了两种拉索斜拉桥的成桥受力状态，对两种拉索斜拉桥定量分析了恒载下各几何非线性因素的影响和跨径变化对几何非线性的影响。 2.CFRP索预应力大跨斜拉桥非线性空气静力分析通过介绍桥梁结构的空间稳定理论、非线性空气静力稳定理论和静风稳定性分析方法，在综合考虑结构几何非线性和静风荷载非线性影响的基础上，与大跨桥梁空间第二类稳定理论相结合，采用增量与内外两重迭代相结合的方法，对CFRP索大跨斜拉桥的非线性静风稳定性问题进行了分析，并与钢索斜拉桥进行比较，讨论了静风荷载非线性、静风初始攻角、静风荷载三分力系数、宽跨比等参数对CFRP索预应力大跨斜拉桥非线性空气静力稳定性的影响。 3.CFRP索预应力大跨斜拉桥的静力控制对CFRP索斜拉桥的静力行为的三个主要影响因素进行分析，即分析并比较了拉索的布置、主梁惯性矩及梁塔联结方式等因素对内力和变形的影响，然后针对静力行为、静力非线性和静力稳定等问题提出一些控制措施。研究结果表明：进行CFRP索大跨斜拉桥分析时应考虑几何非线性的影响，影响最大的是垂度效应，其次是大位移效应和梁柱效应，和钢索斜拉桥相比采用CFRP索能很好的减小垂度效应的影响； CFRP索斜拉桥和钢索斜拉桥相比静风失稳现象更加显著；采用混合配索能很好的发挥钢索和CFRP索的特性，加大桥宽可以增加CFRP索斜拉桥的静风稳定性。本文研究成果为CFRP索斜拉桥的参数设计提供了依据，为CFRP索预应力大跨结构的开发应用提供部分的科学依据和设计方法，为最终在我国实施跨海工程贡献力量。
作者：	惠秋景
专业：	结构工程
导师：	刘荣桂
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文