CFRP索斜拉梁面内自由振动建模及参数分析

康厚军，解维东，郭铁丁

(湖南大学 土木工程学院，湖南 长沙　410082)



CFRP索斜拉梁面内自由振动建模及参数分析

康厚军†，解维东，郭铁丁

(湖南大学 土木工程学院，湖南 长沙410082)

利用张紧弦和欧拉梁振动理论分别描述斜拉梁结构中索与梁的振动，通过索梁连接处的动态平衡条件，建立斜拉梁平面内自由振动理论.利用传递矩阵法和边界条件对斜拉梁结构平面内自由振动的特征值问题进行求解.同时，建立斜拉梁的有限元模型，有限元法所得结果与本文理论研究非常吻合，证明了本文理论和方法的正确性.最后对CFRP索斜拉梁平面内自由振动进行参数分析.研究表明,CFRP索斜拉梁的基本动力学性能优于传统钢索斜拉梁.

CFRP索；斜拉梁；传递矩阵法；振动分析；频率；振型

碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer，简称CFRP)是由多股连续有机纤维丝在惰性气体中经高温炭化，并经拉挤成型技术和必要的表面处理而形成的一种新型复合材料.采用CFRP制成的拉索具有耐腐蚀性强、自重轻(仅为钢材的1/5左右)、强度高(钢材的8～10倍，弹性模量最高可达1 000 GPa，抗拉强度可达2 700 MPa[1])、抗疲劳性能好等优点，相比传统钢拉索优势明显,因此，CFRP斜拉索将有很好的应用前景.目前，国内外学者已从理论上证明了CFRP索相对于钢索的静动力特性有不同程度的改善[2-4]，CFRP索也已投入实际应用[5-6].截至目前国内外已建成CFRP索斜拉桥6座，其进一步的应用研究和基础研究已成为国内外研究的一个热点.我国已成功采用CFRP拉索替换……