CFRP索在弦支結構中的應用研究.pdf

1、CFRP索在弦支結構中的應用研究索在弦支結構中的應用研究ApplicationResearchofCFRPCableinCableSupptedStructureSystem領域：建筑與土木工程研究生：季園園指導教師：韓慶華教授企業(yè)導師：樂慈高級工程師天津大學建筑工程學院二零一三年十一月摘要弦支結構是近年來發(fā)展起來的一類新型預應力結構形式，目前已經廣泛應用于會展中心、大型體育館、機場航站樓、火車站以及工業(yè)廠房等建筑中。隨著對弦支結構研究

2、的深入，很多問題暴露了出來，目前工程中使用的鋼索耐腐蝕性差、比強度低、溫度作用明顯，導致很多結構使用過程中由于鋼索銹蝕發(fā)生結構倒塌或者結構換索。要從根本上解決這些問題，最好的辦法就是采用抗腐蝕性能好、高性能低密度的碳纖維復合增強材料，簡稱CFRP。本文在既有理論和研究成果的基礎上提出了CFRP索弦支結構體系，從索的垂度、索的有效彈性模量、索的傳載效率和承載效率方面，用理論推導的方法計算了CFRP單索的性能。以某工程實例為研究對象，建立兩

3、種有限元模型——鋼索弦支結構和CFRP索弦支結構，并對兩者分別進行了靜力分析、穩(wěn)定分析、溫度作用分析和風振響應分析。得到的主要結論有：（1）在軸力、傾斜角度和長度一致的情況下，CFRP的垂度僅為鋼索的15；在不同長度和應力水平下CFRP索的彈性模量損失比鋼索小很多；由于索的自重垂度會使索的傳載效率和承載效率降低，通過計算可得CFRP索作為預應力構件在弦支結構中使用時，可認為CFRP索不會因自身重力產生的垂度而發(fā)生較大變形，其初始軸線基本

4、保持不變，索的傳載效率和承載效率和初始設計值一樣，不隨時間變化而降低。（2）靜力分析時，相同的荷載工況下，CFRP索弦支結構的上部結構內力比鋼索弦支結構大3~4MPa左右，但是CFRP索弦支結構的索的應力比鋼索弦支結構中索的內力小25MPa左右。（3）CFRP索在纖維縱向具有負熱膨脹特性，溫度變化20℃時，鋼拉索內力損失了13%，CFRP索內力損失10%，這表明在溫度變化時CFRP索弦支結構的拉索的預應力損失比鋼索弦支結構的小。（4）穩(wěn)