【博士】CFRP與鋼組合斜拉索設計理論研究【2009】

內容簡介

　　學科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學土木工程學院　　學位年度： 2009年　　近幾年隨著橋梁跨越海峽的需求，其跨度不斷增大，而深水中懸索橋錨錠難以施工，大跨度斜拉橋便成為此環(huán)境中普遍接受的優(yōu)選方案。但是采用鋼作為材料的超長索自重大、垂度效應明顯、承載效率低、等效剛度小的劣勢卻制約了斜拉橋跨徑的進一步發(fā)展。碳纖維增強非金屬聚合物復合材料(CFI沖)雖然具有輕質、高強、耐腐蝕的特點，但是其較低的彈性模量卻對大跨徑斜拉橋整體剛度存在較大負面影響，導致CFRP材料優(yōu)越性能無法充分發(fā)揮。其次CFRP材料價格昂貴也使其不宜應用于常規(guī)跨徑斜拉橋中。　　基于鋼斜拉索、CFRP斜拉索適用跨徑的研究結果，兩種材料斜拉索均不適用于現(xiàn)階段研究熱點1400～2800m主跨的斜拉橋。本文針對該跨徑提出一種新型結構方案-CFRP與鋼組合拉索斜拉橋方案，該方案將CFRP斜拉索與傳統(tǒng)鋼斜拉索同時應用于斜拉橋中，將CFRP材料高強輕質及鋼彈性模量高的優(yōu)點進行組合，以充分提高斜拉索的等效剛度，進而提高斜拉橋的整體剛度?！　”疚乃鲋饕ぷ骷把芯砍晒ǎ骸　?．從靜力方面對斜拉索關鍵力學參數(shù)進行解析解形式的理論推導，并詳細介紹斜拉橋數(shù)值模擬方法?！　?．通過參數(shù)分析，得到鋼斜拉索與CFRP斜拉索的力學性能并確定各自適用跨徑。分析表明斜拉索等效剛度是大跨徑斜拉索的關鍵力學參數(shù)，也是判斷斜拉索適用跨徑的關鍵力學指標。　　3．提出三種組合斜拉索設計原則，等安全系數(shù)等效剛度最優(yōu)、等安全系數(shù)等效剛度性價比最優(yōu)、等造價等效剛度最優(yōu)，并分別確定詳細的設計步驟?！　?．針對主跨為1400m的斜拉橋按三種設計原則分別進行組合拉索斜拉橋試設計，證明了該方案是1400～2800m主跨斜拉橋中的優(yōu)選方案之一?！　?．分析組合拉索斜拉橋經濟性能并確定影響其經濟性能的設計因素，該研究結果也是該橋型經濟性能設計的理論基礎?！　』诒疚难芯拷Y果，證明這種新型組合拉索斜拉橋無論是力學還是經濟方面均是未來大跨徑跨海工程的優(yōu)選方案之一。　　

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