【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(wèn)題,連接部位往往成為整個(gè)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),也成了應(yīng)用過(guò)程中急需解決的問(wèn)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(gè)分離的銷釘上,荷載通過(guò)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(diǎn),避免鋼吊桿的腐蝕與疲勞問(wèn)題、降低后期維護(hù)費(fèi)用;還可以利用CFRP環(huán)帶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),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(duì)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(guò)實(shí)驗(yàn)及有限元分析,對(duì)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(gè)方面:(1)首先,進(jìn)行了鉸銷式CFRP環(huán)帶靜力拉伸實(shí)驗(yàn)和疲勞實(shí)驗(yàn)。在靜力實(shí)驗(yàn)中,通過(guò)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)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(guò)多個(gè)構(gòu)件的疲勞實(shí)驗(yàn),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(guò)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(duì)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(diǎn)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(huì)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(duì)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(dòng)力響應(yīng)。以五緣大橋?yàn)楣こ瘫尘?研究了不同車輛荷載作用下拱橋吊桿動(dòng)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?jī)煞N不同吊桿體系在動(dòng)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(dòng)力響應(yīng)變化在同幅吊桿之間的分布較為均勻,不會(huì)造成個(gè)別或部分吊桿的動(dòng)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(lái)，國(guó)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(huì)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(guó)內(nèi)由于吊桿破壞引起的逡逑拱橋事故統(tǒng)計(jì)如表１．１中所示［６］。因此，中下承式拱橋吊桿的安全問(wèn)題引起越來(lái)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(jì)逡逑工程名稱邐建成時(shí)間邐事故時(shí)間邐現(xiàn)場(chǎng)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(cāng)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(hào)：2701784