平行钢丝束摩擦系数测定及接触作用分析

发布时间：2020-08-25 14:19

【摘要】：钢索作为桥梁主要承重构件,一般用PE塑料包裹防护,处于高应力状态。当钢索发生局部弯曲时,钢索内部产生的剪力可能使钢索的钢丝层间或钢丝与套筒间发生滑移从而破坏截面的整体性。钢索钢丝间是否发生滑移,取决于钢丝间的极限摩擦应力与钢丝间由弯曲引起的剪应力之间的大小关系。极限摩擦应力是由钢丝间摩擦系数和钢索内部的接触正应力决定的。本文从这两个方面入手,实验测定出平行钢丝束间的摩擦系数,并数值模拟了平行钢丝索与平行钢绞线索的弯曲接触作用,对钢索的弯曲抗滑移性能进行理论和实验研究,可为更好地理解索结构弯曲应力的计算问题,提高索的安全可靠性和耐久性提供参考。论文的主要研究工作和结论包括:平行钢丝索间的摩擦系数问题涉及到正压力的计算和滑动摩擦力的测定。本文采用自行设计的夹具进行加载,实测得滑动摩擦力,结合数值模拟计算正压力,最终得到七根平行钢丝间摩擦系数随正压力的变化规律。结果表明,镀锌平行钢丝的摩擦系随正压力的增加呈下降趋势,7根钢丝摩擦系数在0.15~0.209之间,与5根钢丝摩擦系数在0.13~0.21之间相比,摩擦系数的变化更均匀,且在相同正压力下所对应的摩擦系数值更大。基于微弯状态下索内的最大接触正应力,采用有限元数值计算的方法对平行钢丝索和平行钢绞线索在微弯状态下的弯曲特性进行了比较分析,得到了两种钢索在不同强制竖向位移下最大接触正应力的变化规律,并探究钢丝的弹性模量、钢丝间摩擦系数及预应力大小等参数对最大接触应力的影响,得到在不同工程条件下两种拉索的弯曲抗滑移性能的变化规律。结果表明,增加钢丝的弹性模量可以提高平行钢丝索的弯曲抗滑移性能,但对平行钢绞线索的弯曲抗滑移性能影响不大。只有当弯曲挠度较大时,提高钢丝间的摩擦系数可以提高平行钢丝索的弯曲抗滑移性能。当增大施加的预拉力后,平行钢绞线索的弯曲抗滑移性能较平行钢丝索受预拉力的影响更小,性能更加稳定。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U441
【图文】：

高强度镀锌钢丝如图1.1 所示；每一根钢丝都是笔直且无法转动的，股索的截面为六角形；平行钢丝索则是由若干根钢丝平行挤压、捆绑，穿入聚乙烯套管，在张拉完成后进行压注水泥防护，这种钢丝索的截面并没有要求，所以钢丝根数可以任意选取；半平行钢丝索则是先把一定数量的钢丝平行并拢，再进行同心同轴轻度扭转，扭绞角约为2°～4°，再利用包带紧固，最后在最外层一般包裹聚乙烯防护套。

图 1.1 高强度镀锌钢丝Fig 1.1 High strength galvanized steel wire线索和半平行钢绞线索两种类型。所谓平行钢绞的形式，保持正六边形的形状截面，从而组成索在组成结构及生产方式上都与平行钢绞线索中排布再进行轻度扭转后制成。钢绞线索如图 1

图 1.3 单股钢绞线索Fig 1.3 Single strand steel clue层圆形钢丝构成的单股钢丝索，从内而外逐步裹上时候则缠裹 Z 形断面的钢丝，相邻层间的钢丝旋。目前我国的相关机构已经开始进行这种结构的使用。采用的钢索形式有平行钢丝索和钢绞线索。钢绞线索的比较钢绞线索在加工制作流程、运输方式、安装流程、方法等方面各有优缺点，具体如下：制造

【参考文献】

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本文编号：2803802