【摘 要】
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本文提出采用具有良好防腐性能的CFRP筋替换部分主缆钢丝成为钢-CFRP组合截面主缆形式(以下简称组合截面)解决悬索桥主缆腐蚀问题,并建立精细化有限元模型对组合截面主缆进行受力行为研究。主要内容包括:1、根据主缆腐蚀规律进行基于主缆防腐性能的组合截面主缆形式设计,对组合截面主缆和全截面钢主缆进行中性盐雾腐蚀试验(NSS),通过对比二者腐蚀情况检验组合截面主缆的防腐效果;2、基于接触-摩擦理论建立主缆精细化有限元模型,精确模拟主缆内部各丝之间的接触-摩擦关系;3、基于组合截面主缆精细化有限元模型对组合截面主
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本文提出采用具有良好防腐性能的CFRP筋替换部分主缆钢丝成为钢-CFRP组合截面主缆形式(以下简称组合截面)解决悬索桥主缆腐蚀问题,并建立精细化有限元模型对组合截面主缆进行受力行为研究。主要内容包括:1、根据主缆腐蚀规律进行基于主缆防腐性能的组合截面主缆形式设计,对组合截面主缆和全截面钢主缆进行中性盐雾腐蚀试验(NSS),通过对比二者腐蚀情况检验组合截面主缆的防腐效果;2、基于接触-摩擦理论建立主缆精细化有限元模型,精确模拟主缆内部各丝之间的接触-摩擦关系;3、基于组合截面主缆精细化有限元模型对组合截面主缆在轴向力、吊索力单独作用下和二者耦合作用下的力学行为进行分析;4、提炼组合截面主缆主要受力影响因素包括:CFRP弹性模量大小、径向力大小、摩擦系数大小。将三种因素对组合截面主缆受力的影响分别进行研究。论文得出以下主要结论:采用CFRP筋包裹高强钢丝的组合截面主缆形式具有良好的防腐性能;组合截面主缆在轴向拉力和径向荷载(缠丝力、索夹力导致)作用下CFRP筋和钢丝受力不均匀,外围CFRP筋较内部钢丝承担较小轴向拉力;主缆轴向受拉性能受吊索力影响不大;吊索力、轴向力、径向荷载耦合作用下主缆受力与仅作用轴向拉力类似;随着CFRP弹性模量增大,其承担轴向拉力显著提高;随着径向荷载增大,CFRP筋轴向拉力减小而钢丝轴向拉力增大;同样地:随着CFRP筋与CFRP筋之间、CFRP筋与钢丝之间的摩擦系数增大,CFRP筋轴向拉力减小而钢丝轴向拉力增大。本文研究结果对主缆防腐和主缆精细化力学行为分析具有积极的意义。
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