超大跨径CFRP缆索悬索桥力学性能分析

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1、分类号：U44；U4510710．0721223媛步犬海硕士学位论文超大跨径CFRP缆索悬索桥力学性能分析导师姓名职称申请学位级别论文提交日期学位授予单位毕银博梅葵花副教授答辩委员会主席学位论文评阅人杨炳成教授魏广胜教高MechanicsPerformanceAnalysisoftheSuper-spanSuspensionBridgewithCFRPCablesADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate-BiYinboSuperviso

2、r：Prof．MeiKuihuaChang’anUniversity,Xi’an，China研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：耳锯寸鸟≥。I。年6月I。El论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校

3、后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。(保密的论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：晋乌侈博知【。年∈月导师签名：叶一．玉蠢艺，劢fQ年6,ElU‘。。摘要在新世纪，超大跨径悬索桥的研究越来越受到桥梁设计者的重视，尤其是新材料在超大跨悬索桥中的应用研究。由于超大跨径悬索桥结构柔性大、几何非线性效应突出，使成桥状态的力学性能与抗风稳定性问题变得复杂，因此，开展有关这一领域的研究十分必要。本文就CFRP缆索悬索桥与钢缆索悬索桥的力学性能及抗风稳定性做基本的

4、研究分析。首先，系统地阐述了悬索桥的计算理论，包括弹性理论和挠度理论，以及现阶段采用的有限位移理论和解析计算理论，并对比分析了后两个理论的优缺点，为悬索桥的力学性能分析提供了理论基础。其次，采用有限元法对比分析了主跨2000m、3000m级CFRP缆索悬索桥与钢缆索悬索桥及5000m级CFRP缆索悬索桥的静力性能，包括恒荷载、车辆荷载、温度荷载作用下的静力性能。CFRP缆索悬索桥在恒荷载作用下主缆张力、吊索索力均小于钢缆索悬索桥，但加劲梁弯矩略大；在汽车荷载作用下竖向位移和扭转角均大于钢缆索悬索桥

5、，但变形量都不大，满足实际使用需求；温度作用对钢缆索悬索桥影响较大，对CFRP缆索悬索桥影响甚小，这是由两种材料线膨胀系数不同产生的结果。再次，采用有限元法对比分析了主跨2000m、3000m级CFRP缆索悬索桥与钢缆索悬索桥及5000m级CFRP缆索悬索桥的动力性能，包括结构的自振特性与自振频率。CFRP缆索悬索桥与钢缆索悬索桥的各阶振型形状相似，CFRP缆索悬索桥侧向振动基频略小于钢缆索悬索桥，竖向振动基频略大，扭转基频有明显提高，扭弯频率比明显占优，抗风稳定性较好。最后，本文还对提高超大跨径

6、CFRP缆索悬索桥抗风稳定性的结构措施进行了初步研究，为进一步的风致振动、抗震等研究提供分析依据。通过建立不同缆索形式的结构模型，包括交叉吊索模型、空间主缆模型和索桁桥模型，对比分析了几种主要方案的抗风稳定性，得出一些具有一定参考价值的结论。关键词：碳纤维增强聚合物(CFRP)，悬索桥，缆索，静力分析，自振特性，抗风稳定性AbstractInthenewcentury，thestudyofsuper-spansuspensionbridge，inparticular,theapplicationo

7、fnewmaterialsinsuper-spansuspensionbridge，isattachedthegrowingimportancetodesigner．Assuper-spanbilgestructureisflexible，itseffectsofgeometricnoulineararebecomemoreobvious．Themechanicsperformanceandwindstabilityarebecomemorecomplexintheformofbridge，the

8、reforeitbecomesessentialtocarryouttheresearchinthisfield．，nlecalculationtheoriesofsuspensionbridges，includingelastictheoryanddeflectiontheory,finitedisplacementtheoryandanalyticcalculationtheoryusedpresentlyareintroducedsystematically．Moreover