斜拉索分层滑移简化模型的基本特点

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1、公路交通技术2010年2月第1期TechnologyofHighwayandTransportFeb．2010No．1斜拉索分层滑移简化模型的基本特点谢宜l’，郑罡，杨勇(1．重庆交通大学土木工程管理学院，重庆400074；2．招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067)摘要：弯曲应力是斜拉索疲劳应力的重要组成部分。基于分层滑移理论利用有限元软件对斜拉索分层滑移模型进行参数化建模，分析斜拉索简化模型的基本特点。关键词：斜拉索；弯曲应力；分层滑移文章编号：1009—6477(2010)01—0046—04中图分类号：U448

2、．27文献标识码：ABasicFeaturesofSimplifiedLayeringSlippageModelofStayCableXIEYi27ZHENGGang~．YANGYong，Abstract：Thebendingstressisanimportantpartoffatiguestressinstaycables．Thispaperbasedonthelayeringsliptheorycarriesouttheparameterizedmodelingforthestaycablelayeringslipmodelb

3、ymeansofthefiniteelementsoftware，andanalyzesbasicfeaturesofthesimplifiedstaycablemode1．Keywords：staycable；bendingstress；layeringslippage索的理论发展很快，主要经历了2个发展阶擦应力的影响，并建立斜拉索分层滑移理论。本段：1)理想柔性索理论；2)均匀弯曲刚度理论。文基于该理论，利用ANSYS有限元软件对其进行在理想柔性索理论中，Irvine教授的专著((索结了参数化建模，并分析了斜拉索分层滑移简化模

4、构》口L文谈到斜拉索是绝对柔性的，拉索单元不型的基本特点。存在任何的弯曲刚度，只能承受轴向的拉力。到了1983年，随着Gimsing教授的专著《缆索承重1斜拉索分层滑移理论桥梁》的出版，对斜拉索弯曲应力的理论分析工在均匀弯曲刚度理论中，虽然考虑了弯曲对作进行了系统总结，谈到了斜拉索内部弯曲应力拉索应力的影响，但忽略了剪应力对其的影响。的重要影响，这标志着“均匀弯曲刚度斜拉索”在对斜拉索锚固端进行局部分析时，剪应力不能的弯曲分析理论已基本成熟。被忽略，剪应力的集中特性非常明显。l0多年来，随着斜拉桥跨径的增加，斜拉索疲根据文献[15

5、】相关的力学公式推导，可分别得劳问题在世界范围内受到重视，研究人员对其展开到矩形截面和圆形截面产生剪应力的相对值。了一系列研究工作31，认为锚固端产生的弯曲应力矩形截面：是造成斜拉索疲劳破坏的首要因素，因此加强了对(=exp[-2a~／等】，(1)斜拉索弯曲破坏的研究，研究方法多采用均匀弯曲圆形截面：刚度理论。然而，均匀弯曲刚度理论对于弯曲应力一r二1的研究并不能满足实际工程的需要131，文献[141认为)=exp卜4、／O-】，(2)斜拉索的弯曲刚度并不是“均匀”、“恒定”的。其中，仅为距锚固端的距离与拉索直径(高)的比随着强制

6、转角的变化，斜拉索内部有可能发生分层值。按照上述公式可以得到矩形截面和圆形截面滑移，从而破坏截面的整体性，使得弯曲刚度发生剪应力随的变化规律，如图1所示。改变；同时，由于斜拉索各部位发生分层滑移的程从图1中可以看出：当=10时，无论哪种度不同，因此其转动惯量沿轴向也不是均匀的。截面形式，斜拉索的剪应力都已减小到最初值的针对此种情况，文献[15]提出了在对斜拉索进207o以下；当O／：20时更是减／J,~U了5％以下。可行弯曲性能分析时，需要考虑斜拉索内部钢丝问摩以说对于实际工程中的桥梁，在靠近斜拉索锚固基金项目：国家自然科学基金(

7、50878220)收稿日期：2009—04—11作者简介：谢宜(1982一)，女，辽宁省锦州市人，在读研究生2010年第l期谢宜，等：斜拉索分层滑移简化模型的基本特点47l建立模型进行分析时，只需使锚固点角度变化产生：的弯曲应力在最远离锚固端索体处的影响小到可以0．40．2忽略不计即可。00l02O3O40506o层数：实际工程中斜拉索主要振动形式为索平面内振动，本次分析只考虑该振动产生的端部弯矩图l不I司截面形式F斜拉索剪应力随的变化规律对斜拉索分层滑移的影响，因此对斜拉索模型仅考点的局部区域内，剪应力集中特性非常明显。虑在垂直

8、于运动平面内分为n层，相邻2层之间采文献【15】认为斜拉索是否发生滑移主要取决于用刚臂进行连接，并且进行耦合处理。索体内部钢丝之间的极限摩擦剪应力与斜拉索钢丝荷载与边界条件：斜拉索边界条件采用一端固间受到的剪应力的大小。假定钢丝相互之间极限摩结，另