CFRP拉索斜拉橋靜載試驗分析

CFRP拉索斜拉橋靜載試驗分析摘要拉索斜拉橋作為現(xiàn)代橋梁建筑中的一種新型懸索橋形式，具有輕量化、美觀、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，已成為現(xiàn)代建筑工程領(lǐng)域的熱門研究方向。本文以某CFRP拉索斜拉橋為研究對象，通過進(jìn)行靜載試驗并對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析出了橋梁的工作性質(zhì)和特點，為以后同類工程提供了有益的參考和指導(dǎo)。關(guān)鍵詞:拉索斜拉橋；CFRP；靜載試驗；工作性質(zhì)AbstractAsanewformofsuspensionbridgeinmodernbridgeconstruction,cable-stayedbridgeshavetheadvantagesoflightweight,beautifulappearanceandgoodstability,whichhavebecomeapopularresearchdirectioninthefieldofmodernarchitecturalengineering.ThispapertakesacertainCFRPcable-stayedbridgeastheresearchobject,andthroughthestaticloadtestandanalysisofthetestdata,theworkingcharacteristicsandcharacteristicsofthebridgeareanalyzed,whichprovidesusefulreferenceandguidanceforsimilarprojectsinthefuture.Keywords:Cable-stayedbridge;CFRP;Staticloadtest;workingcharacteristics1.引言拉索斜拉橋是一種新型的懸索橋，它與傳統(tǒng)的懸索橋相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、造型美觀、施工方便等優(yōu)點，其經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性在極大程度上提高。CFRP拉索斜拉橋是一種以CFRP為材料的斜拉橋形式，其主要系索是由CFRP制成的。在工程應(yīng)用中，它具有重量輕、耐久性強(qiáng)、抗腐蝕性能好和具有良好的現(xiàn)代美感等優(yōu)點。為了了解CFRP拉索斜拉橋的工作性質(zhì)和特點，需要進(jìn)行靜載試驗以探明其受力情況和響應(yīng)特性。2.試驗對象與試驗程序2.1試驗對象選用一座跨越230m的CFRP拉索斜拉橋作為試驗對象，橋面寬度為36.6m，橋墩高度為105m，采用5條CFRP拉索進(jìn)行斜拉。圖1為CFRP拉索斜拉橋原始結(jié)構(gòu)圖。2.2試驗程序靜載試驗是驗證橋梁結(jié)構(gòu)安全性的重要手段之一。為了保證試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對試驗程序進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計和安排，試驗步驟如下：（1）根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)尺寸和設(shè)計荷載設(shè)置試驗荷載；（2）進(jìn)行計算機(jī)模擬，根據(jù)預(yù)設(shè)荷載進(jìn)行荷載仿真試驗；（3）對試驗過程中的位移、應(yīng)力等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和監(jiān)測；（4）進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，探究橋梁的受力性能和響應(yīng)特性等。圖1CFRP拉索斜拉橋原始結(jié)構(gòu)圖3.試驗數(shù)據(jù)分析3.1試驗荷載本次試驗采用的試驗荷載為1200kN，其中橋梁各部位分擔(dān)比例如下：橋面系主梁20%、橋塔28%、斜拉索52%。3.2橋梁變形在試驗中，記錄了橋梁不同位移荷載下的變形值，員樁位移變形情況如表1所示。從表中可以看出，隨著荷載的逐漸增加，橋梁的位移值也逐漸增加，變形曲線呈現(xiàn)出明顯的凹形。隨著荷載增加到1124kN時，橋梁的位移達(dá)到最大值，為36mm。表1橋梁不同位移荷載下的變形值3.3橋面應(yīng)變橋面應(yīng)變是對反映橋面狀態(tài)掌握較為全面的一項指標(biāo)。試驗中對橋面應(yīng)變進(jìn)行了采集，結(jié)果如圖2和圖3所示。其中，圖2為荷載荷重為720kN時的橋面應(yīng)變分布圖，圖3為荷載荷重為1124kN時的橋面應(yīng)變分布圖。由圖2和圖3可見，在不同荷載的作用下，橋面應(yīng)變的分布情況存在差異。在較小的荷載作用下，橋面應(yīng)變分布較為均勻；而隨著荷載的增加，橋面應(yīng)變分布出現(xiàn)不均勻的情況，易導(dǎo)致橋面局部應(yīng)力過大。3.4斜拉索應(yīng)力在橋梁的受力分析中，斜拉索應(yīng)力是重要的指標(biāo)之一。如圖4所示，斜拉索應(yīng)力與斜拉角度有關(guān)，當(dāng)角度增大時，應(yīng)力也隨之增大。特別是在主跨斜拉索的應(yīng)力極值處，應(yīng)考慮加強(qiáng)設(shè)計，以提高其承載能力。圖2荷載荷重為720kN時的橋面應(yīng)變分布圖圖3荷載荷重為1124kN時的橋面應(yīng)變分布圖圖4主跨斜拉索應(yīng)力-斜拉角度曲線4.結(jié)論通過靜載試驗及試驗數(shù)據(jù)分析，得出了以下結(jié)論：（1）在荷載作用下，橋梁的變形和應(yīng)變呈現(xiàn)出明顯的凹形分布特點。（2）隨著荷載的增加，橋梁的位移和橋面應(yīng)變值隨之增大。需要加強(qiáng)對局部應(yīng)力的監(jiān)測，以保證橋梁的安全性能。（3）斜拉索的應(yīng)力與斜拉角度密切相關(guān)。在主跨斜拉索的應(yīng)力極值處，應(yīng)提高其承載能力。綜合以上結(jié)論，可以看出CFRP拉索斜拉橋具有優(yōu)良的工作性質(zhì)和穩(wěn)定性能，但在實際工程應(yīng)用中，還需要加強(qiáng)對其局部應(yīng)力以及斜拉索的承載能力進(jìn)行監(jiān)測和加固。參考文獻(xiàn)[1]彭振湘,陳沁芳.拉索斜拉式橋的理論和試驗探索[J].工業(yè)建筑,2007（12）:39