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。