【摘 要】
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2160MPa高强-高应力幅钢绞线夹片式锚固系统,具备较高的承载力以及耐受更高的应力幅,可为公铁两用、主跨大、拉索长、索力大的斜拉桥发展起到重要的推动作用,因而具有十分广阔的应用前景。当前国内关于高强-高应力幅钢绞线夹片式锚固系统锚固性能研究以及高强-高应力幅钢绞线疲劳分析研究较为匮乏,给其锚固性能设计及抗疲劳设计带来一定的困难。本文以某大跨公铁两用斜拉桥为背景,开展高强-高应力幅钢绞线夹片式锚固
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2160MPa高强-高应力幅钢绞线夹片式锚固系统,具备较高的承载力以及耐受更高的应力幅,可为公铁两用、主跨大、拉索长、索力大的斜拉桥发展起到重要的推动作用,因而具有十分广阔的应用前景。当前国内关于高强-高应力幅钢绞线夹片式锚固系统锚固性能研究以及高强-高应力幅钢绞线疲劳分析研究较为匮乏,给其锚固性能设计及抗疲劳设计带来一定的困难。本文以某大跨公铁两用斜拉桥为背景,开展高强-高应力幅钢绞线夹片式锚固系统性能研究以及高强-高应力幅钢绞线疲劳行为研究,以期提高高强-高应力幅钢绞线夹片式锚固系统锚固性能及抗疲劳能力,为重载大跨斜拉桥的钢绞线及锚固系统的研究做前期探索工作。本文研究的主要内容和结论如下:1、高强-高应力幅钢绞线夹片式锚具锚固性能及滑丝研究。（1）基于ANSYS Workbench建立高强-高应力幅钢绞线夹片式锚具有限元模型,通过对锚杯锥角、锚杯厚度、锚杯长度进行参数分析,适用于高强-高应力幅钢绞线夹片式锚具的锚杯关键设计参数被开发出。当锚杯锥角为7.2°、锚杯自由端厚度为13mm、锚杯长度为52mm时,此时锚固系统能够达到较好的锚固性能。（2）推导出夹片螺纹与钢绞线单个接触点的法向压力公式,基于有限元法建立不同螺纹间距夹片有限元模型,探究了夹片螺纹间距对于钢绞线滑丝破坏的影响。2、高强-高应力幅钢绞线局部损伤疲劳行为研究。（1）建立Manson-Coffin疲劳寿命预测模型与数值模拟两种预测钢绞线疲劳寿命估算方法,两种方法寿命预测方法可以很好的吻合,验证数值模拟的准确性。（2）基于弹塑性理论建立不同缺口形状高强-高应力幅钢绞线夹片式锚具有限元模型,在不同应力水平与应力幅下,得到不同缺口形状对高强-高应力幅钢绞线疲劳寿命变化规律。3、考虑夹片螺纹形式对钢绞线滑丝、疲劳双重破坏的夹片锚具优化方法。（1）基于ANSYS Workbench建立高强-高应力幅钢绞线夹片式锚具有限元模型,改变夹片螺纹深度与螺纹间距,探究钢绞线滑丝情况及疲劳行为,从而进行夹片螺纹的优化。（2）将理论咬痕尺寸与实验数据进行对比,理论计算得到的咬痕深度与咬痕宽度可以和实验得到的咬痕深度与咬痕宽度较好地吻合。理论计算得到的咬痕长度比实验结果得到的咬痕长度稍大,考虑为钢绞线的塑性变形引起的。进一步将数值模拟疲劳寿命与实验疲劳寿命分进行对比,在高应力幅下数值模拟结果与实验结果均能达到200万次疲劳寿命。
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