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大跨度桥梁索结构丝股分离与滑移机理及其力学行为的研究

索是缆索承重桥最重要的受力和传力构件,现在大部分研讨都将缆索视为均匀受拉的柔性弦,缆索的丝股间具有良好的完整性。然而这个假定在某些情况下不再建立:比如在悬索桥的索鞍处、斜拉索的锚固端处缆索存在部分曲折现象,当曲折应力引起的层间剪应力超越缆索层间的极限冲突应力时,钢丝就会发作层间滑移,进而对缆索的力学特性产生影响;关于平行钢绞线斜拉索,索体内钢绞线索股之间是独立无粘结的,在套管和紧箍装置效果下部分钢绞线发作触摸,变形时发作层间滑移,进而对平行钢绞线斜拉索的力学特性和索力操控产生影响。本文针对缆索中存在的丝股别离与滑移现象,将缆索简化成叠梁,研讨丝股别离与滑移产生的机理及其对缆索力学特性以及索力操控的影响,首要研讨工作如下:(1)经过对考虑层间冲突力的叠梁微元进行受力剖析,推导出库伦冲突型叠梁截面剪应力的核算公式;依据“分层滑移”的概念,得到了冲突型叠梁层间滑移打开的力学条件及发展过程;提出了求解叠梁层间滑移长度的数值算法并用MATHEMATICA软件编制了核算程序,经过与ANSYS软件的核算成果进行比照,表明晰算法正确与高效。(2)将实践工程中的缆索等效成叠梁,依据(1)提出的算法,研讨了层间滑移对缆索发作部分曲折时的变形和应力的影响。对影响缆索层间滑移的因素进行剖析,提出了避免缆索部分曲折次应力的主张。(3)层间滑移使叠梁刚度发作改变,一起也会耗散能量。经过对考虑层间滑移的叠梁微元进行动平衡剖析,得到了叠梁的振荡方程,运用Newmark-β法和谱剖析研讨了刚度改变对叠梁自由振荡的影响;一起凭借一双层叠梁,研讨了层间冲突力对叠梁自阻特性的影响。(4)依据拉索的静力平衡条件和平行钢绞线斜拉索张拉的基本原则,提出了平行钢绞线斜拉索张拉过程中涉及的两类力学问题以及求解这两类问题的数值算法,运用MATLAB软件编制了求解平行钢绞线斜拉索单束绞线初张力的核算程序,与铜陵公铁两用长江大桥的实测值进行比照,表明晰算法精确和高效。结合实践工程,对钢绞线斜拉索的索力均匀性监测办法进行了研讨。(5)针对平行钢绞线斜拉索中存在的束股别离和层间滑移现象,将钢绞线斜拉索笼统成具有层间空隙的叠梁模型,运用ANSYS软件对叠梁模型进行触摸剖析;依据核算成果和钢绞线斜拉索的结构特色求解了平行钢绞线斜拉索的触摸区域;对发作触摸后的钢绞线斜拉索进行模态剖析,证明晰触摸使平行钢绞线间的位移发作耦合,发作层间触摸的钢绞线的振荡具有一致性;经过对铜陵公铁两用长江大桥的拉索振荡信号进行采集剖析,验证了理论剖析成果的正确性。(5)凭借有限元办法提出了适用于频谱法的索力求解算法,根据此算法和实测数据,对钢绞线斜拉索的索力进行参数敏感性剖析;将该算法应用于铜陵公铁两用长江大桥的索力测验中,验证了算法的正确性;根据铜陵公铁两用长江大桥,对平行钢绞线斜拉索中几种常见的索力测验办法进行介绍,经过对施工过程中采集的索力数据进行具体的比照剖析,对现在钢绞线斜拉索中几种常用的索力测验办法进行了点评,剖析成果可认为相似的工程供给参阅。

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