碳纤维拉索斜拉桥非线性分析

【摘要】：斜拉桥是一种经济、合理、美观的桥型,是大跨度桥梁的首选桥型之一。但钢拉索自重大、易疲劳、易腐蚀,而CFRP拉索具有高强、轻质、耐腐蚀和耐疲劳等优点。所以采用CFRP拉索将是解决钢拉索疲劳、腐蚀问题的根本途径,是提高斜拉桥跨越能力的途径之一。本文基于结构非线性分析理论,研究了CFRP拉索斜拉桥的受力特性,主要完成了以下工作: (1)本文的研究要点是斜拉桥的非线性受力特性及其极限承载能力。对斜拉桥进行极限承载力分析,国内外学者已经进行了一些理论和试验的研究工作,但迄今为止还没有一个简单、易于操作的方法。针对目前常用的有限元程序在斜拉桥几何、材料双重非线性分析方面显得无能为力的问题,结合结构非线性分析理论,本文开发了适合用来对桥梁结构进行非线性分析和极限承载力分析的有限元程序。在几何非线性方面,可以考虑垂度效应、梁柱效应和大位移效应,在材料非线性方面,可以考虑混凝土、普通钢筋和预应力钢筋的非线性特性。 (2)以湖北省巴东长江大桥为背景,分别对钢拉索斜拉桥和CFRP拉索斜拉桥进行了几何非线性计算,分析了各非线性因素的影响量;对两种斜拉桥的几何非线性受力特性和温度效应进行了对比分析,探讨了CFRP拉索斜拉桥的受力特点。 (3)以湖北省孝南桥为背景,分别对钢拉索斜拉桥和CFRP拉索斜拉桥的极限承载力进行了计算,得出了孝南桥的面内整体安全系数为3.76;分析了各非线性因素对极限承载力的影响,比较了钢拉索斜拉桥和CFRP拉索斜拉桥在受力过程中的不同结构反应。