發(fā)布時(shí)間：2021-01-05 21:25

　　隨著現(xiàn)代橋梁技術(shù)的發(fā)展,斜拉橋和懸索橋成為了大跨度橋梁的主要結(jié)構(gòu)形式。這兩種結(jié)構(gòu)形式都具有跨度大,自重輕的優(yōu)點(diǎn);但同時(shí)也存在這各自的缺點(diǎn),比如斜拉橋設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)雜,施工技術(shù)要求高,連接構(gòu)造復(fù)雜等;懸索橋抗振動(dòng)能力差,索體服役期間不可更換等。國(guó)內(nèi)外橋梁工程師不斷地推動(dòng)跨度的進(jìn)一步的增長(zhǎng),使得橋梁工程師們面臨著傳統(tǒng)鋼拉索所帶來(lái)的問(wèn)題:（1）傳統(tǒng)鋼拉索自重大;（2）傳統(tǒng)鋼拉索使用壽命低;（3）傳統(tǒng)鋼拉索后期維護(hù)成本和施工難度高。基于上述傳統(tǒng)鋼拉索的問(wèn)題,一種替代鋼材新材料——碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic）便能很好地解決上述問(wèn)題。CFRP具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、耐疲勞等優(yōu)良性能,當(dāng)前該復(fù)合材料在土木工程已經(jīng)得到了大力推廣,可以用于既有結(jié)構(gòu)的加固與修復(fù),也可作用于大跨度橋梁中發(fā)揮該材料的性能優(yōu)勢(shì),特別是用作斜拉橋的拉索和懸索橋的吊桿。本文采用試驗(yàn)研究與理論分析相結(jié)合的方法,對(duì)CFRP夾片式拉索的疲勞性能展開(kāi)了研究,主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:（1）通過(guò)解析模型初步設(shè)計(jì)錨具尺寸,然后基于ABAQUS軟件,通過(guò)理論分析和有限元模擬... 

【文章來(lái)源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：108 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

常見(jiàn)FRP制品

東南大學(xué)碩士畢業(yè)論文41.2所示。不同種類(lèi)FRP筋材具有不同的基本力學(xué)性能，但都具有很高的拉伸強(qiáng)度，如表1.2和圖1.2所示。（a）AFRP筋：Technora（b）CFRP筋：Leadline（c）GFRP筋（d）CFRP絞線：CFCC圖1.2不同的FRP筋種類(lèi)[9,10]表1.2各類(lèi)FRP筋材與鋼筋鋼絞線的力學(xué)性能對(duì)比[11,12]材性CFRP筋A(yù)FRP筋GFRP筋BFRP筋普通鋼筋鋼絞線密度（g/cm3）1.5~1.61.25~1.41.25~2.11.8~2.17.857.85抗拉強(qiáng)度（Mpa）600~37001200~2550480~1600>1000490~7001400~1890屈服強(qiáng)度（Mpa）////280~4201050~1400受拉彈性模量（Gpa）120~58040~12535~65>45210180~200極限延伸率（%）0.5~1.71.9~4.41.2~3.1>1.9>10.0>4.0軸向膨脹系數(shù)（10-6/C）0.6~1.0-6.0~-2.08.0~10.09.0~12.011.711.7橫向膨脹系數(shù)（10-6/C）25302321~2211.711.7應(yīng)力松弛率（%）1~37~201.84.2~6.4/3.0碳纖維是由有機(jī)纖維在惰性氣體中經(jīng)高溫碳化而成的，按原絲類(lèi)型主要分為聚丙烯腈基(PAN基)和瀝青基兩類(lèi)。碳纖維于1959年由美國(guó)聯(lián)合碳化物公司首度生產(chǎn)。有機(jī)纖維絲的類(lèi)型、熱處理的方法、制造工藝的水平對(duì)碳纖維絲的強(qiáng)度和彈性模量的影響很大。碳纖維絲的主要優(yōu)點(diǎn)是輕質(zhì)、高強(qiáng)、高彈模、溫度膨脹孝耐疲勞、以及在潮濕環(huán)境和化學(xué)環(huán)境下具有優(yōu)越的耐腐蝕性能。碳纖維絲的強(qiáng)度極高，抗拉強(qiáng)度可達(dá)6000MPa，彈性模量通常在300GPa左右，而瀝青基碳纖維的彈性模量甚至可達(dá)800GPa，所以碳纖維有兩種：高抗拉強(qiáng)度纖維(HighTensileStrength)和高彈性模量纖維(HighModulusofElasticity)。CFRP筋在跨度、抗疲勞和抗腐蝕的方面下體現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì)，它被認(rèn)為是替代鋼絞線的一種前景材料[11]。CFRP筋作為一種新型纖維復(fù)合材料，許多方面的特性與鋼

東南大學(xué)碩士畢業(yè)論文6仍是高強(qiáng)鋼絞線，CFRP拉索采用241根5mm直徑的CFRP筋群錨拉索，采用套筒粘結(jié)型錨具進(jìn)行錨固。主梁和索塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。美國(guó)的I-5/Gilman橋[14]是一座137.2米長(zhǎng)的斜拉橋，由57.9米高的A型框架塔架支撐，采用FRP復(fù)合材料設(shè)計(jì)并制造。整座橋梁為雙平面扇形斜拉橋，橋塔為偏心A型，也只用了6根CFRP拉索和6根AFRP拉索取代了該橋中部分傳統(tǒng)鋼索。上部結(jié)構(gòu)總寬度18.3m，結(jié)構(gòu)深度約1.45m。橋梁結(jié)構(gòu)可容納兩條3.7米長(zhǎng)的機(jī)動(dòng)車(chē)道、兩條自行車(chē)道、兩條1.52米長(zhǎng)的人行道和兩條公共服務(wù)隧道。I-5/Gilman斜拉橋的總體概念如圖1.4所示。2005年，中國(guó)第一座CFRP斜拉橋建成位于江蘇大學(xué)主校區(qū)，由東南大學(xué)呂志濤團(tuán)隊(duì)主持研究設(shè)計(jì)[15]。人行天橋?yàn)橐凰p索面，全長(zhǎng)48.4米（主跨30米，側(cè)跨18.4米），橋墩、橋塔、主梁整澆。斜拉索由CFRP筋組成，主梁和塔橋塔由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)組成�；炷恋燃�(jí)為C40，混凝土抗壓強(qiáng)度為26.8MPa，抗拉強(qiáng)度為2.4MPa。橋面寬6.8m，包括5m寬的人行道。每跨設(shè)置4對(duì)CFRP拉索，CFRP拉索采用套筒粘結(jié)型錨具進(jìn)行錨固，如圖1.5所示。（a）Stork橋全景圖（b）Stork橋側(cè)視圖圖1.3瑞士Stork橋（a）I-5/Gilman橋的效果圖b）I-5/Gilman橋的側(cè)視圖圖1.4美國(guó)I-5/Gilman橋

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]預(yù)應(yīng)力碳纖維筋錨具組裝件疲勞性能試驗(yàn)研究[D]. 張曉亞.東南大學(xué) 2015
[3]CFRP索斜拉橋的靜動(dòng)力性能研究[D]. 許飛.江蘇大學(xué) 2009
[4]碳纖維預(yù)應(yīng)力筋及拉索錨固系統(tǒng)抗疲勞性能的試驗(yàn)研究[D]. 孫志剛.湖南大學(xué) 2005



本文編號(hào)：2959326