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。

基于叠梁的斜拉索层间滑移扩展规律研究

根据平行钢丝斜拉索的结构特征,采用变宽度摩擦型叠梁模型研究其层间滑移的扩展规律.当库伦摩擦型叠梁层间剪力超过层间最大摩擦抗力的时候,叠梁将发生层间滑移.通过节段分析方法推导了考虑层间摩擦力作用的变宽度叠梁截面剪应力计算公式,从而确定了摩擦型叠梁层间滑移扩展过程的规律;然后采用传递矩阵法求解叠梁滑移的扩展长度;最后与ANSYS数值模拟计算结果进行对比,验证本文计算方法的准确性.