钢绞线拉索弹性模量修正及其对缆索体系桥梁的影响

大跨度缆索体系桥梁有限元仿真模拟分析过程中,通常将钢绞线拉索等效为等截面均值圆杆,未考虑钢丝不同绞捻方式对钢绞线拉索整体弹性模量的影响。基于钢绞线拉索的钢丝空间几何形态和钢丝复合受力特点推导其等效弹性模量系数及n丝钢绞线弹性模量修正通用公式,并以洪鹤大桥为工程背景,分析钢绞线拉索弹性模量的修正对斜拉桥主梁位移、应力及拉索索力的影响。分析结果表明:对拉索弹性模量进行修正后,二期调索工况下的主梁跨中挠度变化量达78.9 mm,钢梁最大应力变化比值达9.0%。在采用平行钢绞线拉索的大跨度缆索体系桥梁分析计算中,应考虑钢绞线拉索弹性模量的修正。

基于不等宽摩擦型叠梁模型的平行钢丝索层间滑移有限元分析

斜拉桥结构中,斜拉索锚固端往往存在强制转角,索内钢丝可能因此产生分层滑移,导致截面整体性被破坏、抗弯刚度退化。为探究平行钢丝索锚固端的分层滑移现象,基于不等宽摩擦型叠梁模型,通过引入非线性弹簧单元,提出一种模拟钢丝分层滑移的算法。依据该算法建立一个11层叠梁模型,对其在跨中集中力作用下的滑移扩展和变形规律进行进一步研究。结果表明:随着外荷载增加,叠梁接触层沿梁高方向从中性轴位置向两侧逐层产生滑移,沿梁长方向从固定端和跨中集中力作用点向两侧对称扩展;与此同时,该叠梁的全截面抗弯惯性矩呈指数衰减,最终约为初始状态的1/100,整体刚度也随滑移开展而加速衰减;受滑移效应影响,叠梁整体挠度呈非线性加速增长,但在低荷载水平时,叠梁锚固端附近位置接触层会全部滑移,从而导致该区域挠度按照线性规律增加,且增长幅度最大;此外,叠梁轴力会影响接触层的剪力传递效率,轴力越大,剪力传递效率越低,沿梁高方向产生滑移的接触层越少,沿梁长方向接触层滑移扩展速度越慢。