發(fā)布時間：2020-06-07 17:54

【摘要】：碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)的剪切強(qiáng)度、層間拉伸強(qiáng)度和層間剪切強(qiáng)度較低,這使得CFRP索的連接及錨固成為突出的問題,連接部位往往成為整個構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),也成了應(yīng)用過程中急需解決的問題。鉸銷式CFRP環(huán)帶是將一條具有單向纖維的CFRP連續(xù)層帶以類似于賽道的方式分層纏繞在兩個分離的銷釘上,荷載通過銷釘進(jìn)行傳遞,層帶兩端采用熱塑性樹脂熱融與鄰近層連接。如果將其應(yīng)用于中、下承式拱橋的吊桿中,不但可以充分利用CFRP材料抗腐蝕、耐疲勞的特點,避免鋼吊桿的腐蝕與疲勞問題、降低后期維護(hù)費用;還可以利用CFRP環(huán)帶的結(jié)構(gòu)特點,在索兩端形成銷釘式連接,降低吊桿的彎曲附加應(yīng)力及沖擊效應(yīng)。但是,CFRP環(huán)帶在受力性能方面的研究還缺乏系統(tǒng)性,如果能對其作為中、下承式拱橋吊桿的受力性能進(jìn)行深入研究,必將具有廣闊的應(yīng)用前景。本文通過實驗及有限元分析,對鉸銷式CFRP環(huán)帶吊桿的受力性能開展了研究,主要包括以下幾個方面:(1)首先,進(jìn)行了鉸銷式CFRP環(huán)帶靜力拉伸實驗和疲勞實驗。在靜力實驗中,通過觀測實驗構(gòu)件的變形及破壞模式,確定鉸銷式CFRP環(huán)帶的靜力性能。通過多個構(gòu)件的疲勞實驗,研究CFRP環(huán)帶的疲勞壽命和疲勞破壞特征,探討CFRP環(huán)帶的疲勞受力性能。(2)建立了鉸銷式CFRP環(huán)帶精細(xì)有限元模型并進(jìn)行了參數(shù)分析。通過有限元參數(shù)分析探索影響其承載力的關(guān)鍵參數(shù),如銷釘半徑、環(huán)帶厚度和摩擦系數(shù)等,對其破壞模式及機(jī)理進(jìn)行分析和解釋。研究表明:鉸銷式CFRP環(huán)帶的受力薄弱點為直線環(huán)帶接頭處的外側(cè)和直曲相交段內(nèi)側(cè);隨著銷釘半徑的增大,環(huán)帶的應(yīng)力水平有所降低;環(huán)帶厚度變化會使得應(yīng)力最大值出現(xiàn)的位置有所變化;銷釘-環(huán)帶界面之間的摩擦系數(shù)變化對曲線段受力有明顯的影響。(3)建立了大跨度拱橋三維有限元結(jié)構(gòu)模型,分析了鉸銷式CFRP環(huán)帶吊桿拱橋在車輛荷載作用下的吊桿體系動力響應(yīng)。以五緣大橋為工程背景,研究了不同車輛荷載作用下拱橋吊桿動態(tài)內(nèi)力的變化規(guī)律,并將原橋的鋼吊桿替換為CFRP環(huán)帶吊桿,研究兩種不同吊桿體系在動力效應(yīng)方面的差異。研究表明,CFRP吊桿的應(yīng)力水平大于原鋼吊桿,應(yīng)力變化規(guī)律基本與原鋼吊桿相同。吊桿替換所引起的動力響應(yīng)變化在同幅吊桿之間的分布較為均勻,不會造成個別或部分吊桿的動力響應(yīng)有特別顯著的變化。
【圖文】：

端部短吊桿處，造成短吊桿傾斜、護(hù)套破裂，鋼絲受力不均、腐蝕斷裂。逡逑近年來，國內(nèi)多座中下承式拱橋因吊桿斷裂而導(dǎo)致橋面系部分或全部垮塌的逡逑事故，引起了較大的社會反響，如四川宜賓小南門大橋（圖１．１）、金沙江大橋、逡逑新疆孔雀河大橋、福建武夷山公館大橋（圖１．２）等。國內(nèi)由于吊桿破壞引起的逡逑拱橋事故統(tǒng)計如表１．１中所示［６］。因此，中下承式拱橋吊桿的安全問題引起越來逡逑越多科研人員及工程師們的重視。逡逑表１．１中下承式拱橋吊桿破斷事故統(tǒng)計逡逑工程名稱邐建成時間邐事故時間邐現(xiàn)場基本情況逡逑四川省攀枝花市邐１ＱＱＳ（Ｕ邋２０１２－１２－１０橋梁中部１根吊桿脫離錨固位置，逡逑倮果金沙江大橋邐１８：００邐使得橋面板發(fā)生明顯凹陷。逡逑１／ｆ上端鋼架和橋面間連接著的２４根逡逑R藎保卞危埃瑰澹埃板聞倉校保錘⑸狹�，造成桥民w義系拇蠓嫠ｅ義�？帊维螢、户逦主烤i冢哺醺碩狹�，，造成主烤i阱義希保眩

本文編號：2701784