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1、超大跨徑CFRP主纜懸索橋靜力性能理論研究摘要：首先推導(dǎo)了大跨懸索橋的無量綱形式平衡方程和協(xié)調(diào)方程得到索力和位移控制方程，然后推導(dǎo)了索力方程中的特征參數(shù)入2的表迖式，分析了參數(shù)A2和載荷比P對索力和位移增量的影響。在此基礎(chǔ)上，以3000m跨度懸索橋?yàn)樗憷治隽嗽谡磳ΨQ載荷工況下考慮和不考慮拉索彈性伸長情況下的懸索索力和位移增量的特征，最后對比鋼索，分析了懸索橋跨度對CFRP纜索內(nèi)力、位移控制方程參數(shù)的影響，以及參數(shù)變化對纜索體系懸索橋靜力行為的影響，闡述了大跨CFRP懸索橋靜力行為的本質(zhì)特征，從理論上證明了CFRP懸索體系的優(yōu)勢和特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：懸索橋；CFRP索；鋼索；靜力性能分類號(hào):U
2、448.25文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：16744764(2014)02004809Abstract：Equilibriumequationandcompatibilityequationarededucedtogetthecableforceequationandcabledisplacementcontrolequation.Thentheexpressionofcharacteristicparameter入2incableforceequationisdeduced.Meanwhile,theinfluenceontheincrementofcableforceanddisplaceme
3、ntcausedby入2andloadratioPisanalyzed.Onthisbasis,taking3000mspansuspensionbridgeasacalculatingexample，thecharacteristicsoftheincrementofcableforceandcabledisplacementundersymmetricalandasymmetricalloadarestudied.Inthiscase，twodifferentconditionsareconsidered.Onetakestheelasticelongationintoconsidera
4、tion,buttheotherdoesnot.Atlast,comparedwiththesteelcable,theinfluenceontheparameterincableforceequationanddisplacementcontrolequationcausedbyspanisanalyzed.Theinfluenceofthestaticperformanceofsuspensionbridgebyparameterchangingisanalyzedaswell.Thesubstantivecharacteristicsofthestaticperformanceofsu
5、perspanCFRPsuspensionbridgeareclearedandthesuperiorityandcharacteristicsofCFRPcablestructurearedemonstratedintheory.Keywords：suspensionbridge；CFRPcable；steelcable；staticperformance現(xiàn)代懸索橋主纜一般都采用鋼索，而纜索體系的纜索材料用量隨跨度的平方增長。如果采用傳統(tǒng)的鋼索，主纜的自重將特別可觀，其自重應(yīng)力將消耗掉容許應(yīng)力的相當(dāng)大部分，承載效率會(huì)非常低［1］。另外，鎊蝕也是鋼索耐久性面臨的嚴(yán)峻問題之一。正是由于鋼索的這
6、些缺陷限制了現(xiàn)代懸索橋向超大跨徑的發(fā)展。碳纖維復(fù)合材料（簡稱CFRP）具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、耐疲勞等特點(diǎn)。這些性能特點(diǎn)說明CFRP很有可能代替鋼材成為主纜用材，很多學(xué)者對用CFRP的橋用性能進(jìn)行了研究。Meier［2］提出了CFRP用于橋梁纜索體系的思想并在Stork橋上首次應(yīng)用CFRP索，對該橋長期的跟蹤監(jiān)測表明，CFRP索的測試結(jié)果超過了預(yù)期效果。呂志濤等［3］在江蘇大學(xué)建設(shè)了首座CFRP索斜拉橋。在理論研究方面，Wang等［45］研究了CFRP、BFRP、B/SFRP等6種不同組成成分的FRP力學(xué)性能和疲勞性能，從拉索強(qiáng)度和等效剛度的基礎(chǔ)上，評估了各種CFRP拉索的安全因子，分析了這6
7、種千米級(jí)CFRP拉索的適用范圍。李翠娟等［6］利用有限元分析軟件對超大跨徑CFRP主纜懸索橋與超大跨徑鋼主纜懸索橋的靜動(dòng)力特性進(jìn)行對比分析；齊玉軍等［7］研究了FRP索和鋼索的極限跨徑計(jì)算；馬文剛等［8］利用有限元軟件對CFRP索和鋼索懸索橋靜力性能進(jìn)行了對比研究。以上文獻(xiàn)，多基于有限元方法建立懸索橋模型，分析CFRP懸索橋的力學(xué)特性，基于理論方法的研究CFRP懸索橋的文獻(xiàn)尚未見到。中小懸索橋以索梁分析為主，
