索是缆索承重桥最重要的受力和传力构件,目前大部分研究都将缆索视为均匀受拉的柔性弦,缆索的丝股间具有良好的完整性。然而这个假定在某些情况下不再成立:比如在悬索桥的索鞍处、斜拉索的锚固端处缆索存在局部弯曲现象,当弯曲应力引起的层间剪应力超过缆索层间的极限摩擦应力时,钢丝就会发生层间滑移,进而对缆索的力学特性产生影响;对于平行钢绞线斜拉索,索体内钢绞线索股之间是独立无粘结的,在套管和紧箍装置作用下部分钢绞线发生接触,变形时发生层间滑移,进而对平行钢绞线斜拉索的力学特性和索力控制产生影响。本文针对缆索中存在的丝股分离与滑移现象,将缆索简化成叠梁,研究丝股分离与滑移产生的机理及其对缆索力学特性以及索力控制的影响,主要研究工作如下:(1)通过对考虑层间摩擦力的叠梁微元进行受力分析,推导出库伦摩擦型叠梁截面剪应力的计算公式;根据“分层滑移”的概念,得到了摩擦型叠梁层间滑移展开的力学条件及发展过程;提出了求解叠梁层间滑移长度的数值算法并用MATHEMATICA软件编制了计算程序,通过与ANSYS软件的计算结果进行对比,表明了算法正确与高效。(2)将实际工程中的缆索等效成叠梁,根据(1)提出的算法,研究了层间滑移对缆索发生局部弯曲时的变形和应力的影响。对影响缆索层间滑移的因素进行分析,提出了避免缆索局部弯曲次应力的建议。(3)层间滑移使叠梁刚度发生变化,同时也会耗散能量。通过对考虑层间滑移的叠梁微元进行动平衡分析,得到了叠梁的振动方程,使用Newmark-β法和谱分析研究了刚度变化对叠梁自由振动的影响;同时借助一双层叠梁,研究了层间摩擦力对叠梁自阻特性的影响。(4)依据拉索的静力平衡条件和平行钢绞线斜拉索张拉的基本原则,提出了平行钢绞线斜拉索张拉过程中涉及的两类力学问题以及求解这两类问题的数值算法,使用MATLAB软件编制了求解平行钢绞线斜拉索单束绞线初张力的计算程序,与铜陵公铁两用长江大桥的实测值进行对比,表明了算法准确和高效。结合实际工程,对钢绞线斜拉索的索力均匀性监测方法进行了研究。(5)针对平行钢绞线斜拉索中存在的束股分离和层间滑移现象,将钢绞线斜拉索抽象成具有层间间隙的叠梁模型,使用ANSYS软件对叠梁模型进行接触分析;根据计算结果和钢绞线斜拉索的构造特点求解了平行钢绞线斜拉索的接触区域;对发生接触后的钢绞线斜拉索进行模态分析,证明了接触使平行钢绞线间的位移发生耦合,发生层间接触的钢绞线的振动具有一致性;通过对铜陵公铁两用长江大桥的拉索振动信号进行采集分析,验证了理论分析结果的正确性。(5)借助有限元方法提出了适用于频谱法的索力求解算法,基于此算法和实测数据,对钢绞线斜拉索的索力进行参数敏感性分析;将该算法应用于铜陵公铁两用长江大桥的索力测试中,验证了算法的正确性;基于铜陵公铁两用长江大桥,对平行钢绞线斜拉索中几种常见的索力测试方法进行介绍,通过对施工过程中采集的索力数据进行详细的对比分析,对目前钢绞线斜拉索中几种常用的索力测试方法进行了评价,分析结果可以为类似的工程提供参考。