發(fā)布時(shí)間：2024-01-29 16:52

　　CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)具有抗拉強(qiáng)度高、自重輕、抗疲勞、耐腐蝕等優(yōu)異特性,作為拉索材料可以減輕橋梁跨度增大導(dǎo)致的鋼拉索垂度效應(yīng)明顯、承載能力低的劣勢和疲勞-腐蝕耦合作用對拉索服役壽命的影響。由于CFRP材料是各向異性,橫向力學(xué)性能遠(yuǎn)低于縱向纖維方向,故傳統(tǒng)鋼拉索的錨固方法對CFRP拉索的錨固并不理想。迄今為止,許多學(xué)者對CFRP拉索錨固系統(tǒng)進(jìn)行了廣泛研究,但同時(shí)滿足短期和長期使用要求的錨固系統(tǒng)還很少,能夠成功應(yīng)用到工程上的更少。因此,有必要進(jìn)一步對CFRP拉索錨固系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)和研究,尤其是對于多根大噸位的CFRP拉索。本文以大噸位CFRP拉索錨固問題為主線展開,主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:(1)開發(fā)了一種分段變剛度粘結(jié)擠壓型錨固系統(tǒng)。建立了3D精細(xì)化仿真模型,模擬了錨固系統(tǒng)荷載傳遞介質(zhì)分段剛度、幾何參數(shù)和界面參數(shù)變化對錨固區(qū)拉索力學(xué)性能的影響�；�37根CFRP筋平行拉索錨固系統(tǒng)的數(shù)值分析和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),建立了以荷載傳遞介質(zhì)中最小抗壓強(qiáng)度為優(yōu)化控制目標(biāo)的評估體系,并對承載力為500-2000噸級錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了預(yù)測。結(jié)果表明剛度梯度變化有...

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 FRP拉索及其在土木工程中的應(yīng)用
        1.1.1 FRP筋與FRP拉索
        1.1.2 在橋梁工程中應(yīng)用
    1.2 FRP拉索未來的發(fā)展及面臨的問題和挑戰(zhàn)
    1.3 拉索錨固系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 鋼拉索錨固系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 FRP拉索錨固系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究意義及技術(shù)路線
    1.5 研究內(nèi)容
第二章 拉索錨固系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與參數(shù)分析
    2.1 接觸問題基本理論
    2.2 數(shù)值分析方法
        2.2.1 3D有限元模型及基本假定
        2.2.2 優(yōu)化分析方法
        2.2.3 不同錨固形式分析
    2.3 錨固系統(tǒng)構(gòu)成及部件基本力學(xué)性能測試
        2.3.1 錨固系統(tǒng)構(gòu)成
        2.3.2 CFRP筋
        2.3.3 荷載傳遞介質(zhì)
        2.3.4 拉索錨具組裝件
    2.4 失效模式與錨固效率
    2.5 有限元分析與試驗(yàn)結(jié)果對比
        2.5.1 摩擦系數(shù)對錨固區(qū)拉索應(yīng)力和位移影響
        2.5.2 剛度變化對錨固區(qū)拉索應(yīng)力和位移影響
    2.6 參數(shù)評估及預(yù)測
        2.6.1 500噸級CFRP拉索錨固系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化
        2.6.2 大噸位錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)預(yù)測
    2.7 本章小結(jié)
第三章 拉索錨固系統(tǒng)靜力性能研究
    3.1 錨具構(gòu)成和組件力學(xué)性能
        3.1.1 錨具組成形式
        3.1.2 拉索基本力學(xué)性能
        3.1.3 荷載傳遞介質(zhì)基本力學(xué)性能
    3.2 錨具強(qiáng)度校核方法
        3.2.1 強(qiáng)度理論
        3.2.2 靜力分析
        3.2.3 強(qiáng)度校核
    3.3 拉索錨固系統(tǒng)制作工藝流程
        3.3.1 試驗(yàn)方案
        3.3.2 制作工藝流程
    3.4 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
    3.5 試驗(yàn)結(jié)果分析和討論
        3.5.1 破壞模式和錨固效率
        3.5.2 拉索荷載應(yīng)變關(guān)系
        3.5.3 錨固區(qū)拉索應(yīng)力與位移分布
    3.6 本章小結(jié)
第四章 拉索錨固系統(tǒng)疲勞性能及壽命預(yù)測
    4.1 疲勞損傷機(jī)理及拉索疲勞性能影響因素
        4.1.1 疲勞損傷機(jī)理
        4.1.2 疲勞損傷影響因素
    4.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮图虞d參數(shù)依據(jù)
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容
        4.2.2 疲勞加載依據(jù)
    4.3 加載裝置和荷載工況
    4.4 拉索組裝件安裝準(zhǔn)備及調(diào)試
    4.5 疲勞性能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
        4.5.1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
        4.5.2 拉索錨具組裝件相對位移變化
        4.5.3 拉索表面剪應(yīng)力的變化
        4.5.4 拉索剛度和強(qiáng)度退化率
    4.6 疲勞壽命評估實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
        4.6.1 破壞模式及損傷機(jī)理
        4.6.2 荷載傳遞介質(zhì)楔進(jìn)位移
        4.6.3 鋼套筒環(huán)向應(yīng)力與軸向應(yīng)力
        4.6.4 錨固區(qū)拉索軸向應(yīng)變
        4.6.5 拉索殘余拉伸剛度
        4.6.6 拉索錨固組裝件壽命預(yù)測
    4.7 本章小結(jié)
第五章 大跨斜拉橋FRP拉索疲勞壽命評估
    5.1 大跨斜拉橋的概況及模型
        5.1.1 設(shè)計(jì)概況
        5.1.2 有限元模型
    5.2 確定設(shè)計(jì)周期內(nèi)的疲勞循環(huán)次數(shù)
        5.2.1 車輛統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
        5.2.2 疲勞荷載車輛統(tǒng)計(jì)
    5.3 大跨斜拉橋最不利荷載位置確定
        5.3.1 荷載工況
        5.3.2 最不利位置
    5.4 斜拉索實(shí)際應(yīng)力幅與等效應(yīng)力幅
        5.4.1 實(shí)際應(yīng)力幅
        5.4.2 等效應(yīng)力幅
    5.5 疲勞壽命預(yù)測方法
        5.5.1 有限元法、S-N曲線與Miner損傷理論
        5.5.2 考慮垂度效應(yīng)的修正安全系數(shù)
    5.6 疲勞壽命評估結(jié)果分析
        5.6.1 不同材料拉索疲勞壽命預(yù)測模型
        5.6.2 不同位置拉索的疲勞壽命
        5.6.3 拉索設(shè)計(jì)建議
    5.7 本章小結(jié)
第六章 大跨斜拉橋FRP拉索設(shè)計(jì)方法及安裝參數(shù)研究
    6.1 大跨斜拉橋結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
        6.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)
        6.1.2 主體結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)
        6.1.3 分析模型
    6.2 斜拉索替換及有效剛度
        6.2.1 等效替換原則
        6.2.2 有效剛度
    6.3 合理成橋狀態(tài)和靜力初步驗(yàn)算
        6.3.1 車輛荷載下索力分布
        6.3.2 主梁軸力和彎矩
        6.3.3 主塔位移及軸力
    6.4 斜拉索安裝參數(shù)及有限元模型
        6.4.1 基本思路
        6.4.2 理論分析
        6.4.3 有限元模型
    6.5 斜拉索安裝參數(shù)分析結(jié)果
        6.5.1 安裝參數(shù)
        6.5.2 對比分析
    6.6 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    7.3 展望與建議
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡歷
作者攻讀博士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
    參加的科研項(xiàng)目
    發(fā)表的論文目錄



本文編號：3888524