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天津信丰达预应力钢绞线有限公司
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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
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,缆索的丝股间具有出色的完整性。可是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弯曲现象,当弯曲应力引起的层间剪应力超越缆索层间的极限抵触应力时,钢丝就会发生层间滑移,进而对缆索的力学特性发生影响;对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,在套管和紧箍设备作用下部分钢绞线发生接触,变形时发生层间滑移,进而对平行钢绞线斜拉索的力学特性和索力控制发生影响。本文针对缆索中存在的丝股分别与滑移现象,将缆索简化成叠梁,研讨丝股分别与滑移发生的机理及其对缆索力学特性以及索力控制的影响,首要研讨作业如下:(1)通过对考虑层间抵触力的叠梁微元进行受力分析,推导出库伦抵触型叠梁截面剪应力的核算公式;依据“分层滑移”的概念,得到了抵触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,通过与ANSYS软件的核算效果进行对比,表清楚算法正确与高效。(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生部分弯曲时的变形和应力的影响。对影响缆索层间滑移的要素进行分析,提出了避免缆索部分弯曲次应力的主张。(3)层间滑移使叠梁刚度发生改变,一同也会耗散能量。通过对考虑层间滑移的叠梁微元进行动平衡分析,得到了叠梁的振动方程,运用Newmark-β法和谱分析研讨了刚度改变对叠梁安闲振动的影响;一同凭仗一双层叠梁,研讨了层间抵触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触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对比,表清楚算法准确和高效。结合实践工程,对钢绞线斜拉索的索力均匀性监测方法进行了研讨。(5)针对平行钢绞线斜拉索中存在的束股分别和层间滑移现象,将钢绞线斜拉索抽象成具有层间空隙的叠梁模型,运用ANSYS软件对叠梁模型进行接触分析;依据核算效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接触区域;对发生接触后的钢绞线斜拉索进行模态分析,证清楚接触使平行钢绞线间的位移发生耦合,发生层间接触的钢绞线的振动具有一致性;通过对铜陵公铁两用长江大桥的拉索振动信号进行搜集分析,验证了理论分析效果的正确性。(5)凭仗有限元方法提出了适用于频谱法的索力求解算法,依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分析;将该算法应用于铜陵公铁两用长江大桥的索力检验中,验证了算法的正确性;依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检验方法进行介绍,通过对施工过程中搜集的索力数据进行详细的对比分析,对现在钢绞线斜拉索中几种常用的索力检验方法进行了点评,分析效果可认为相似的工程供应参看。