基于CFRP的柔性装配式圬工拱桥结构承载及装配过程的有限元分析

温宇立^1,2，潘美萍²，夏立鹏²，郑愚²

1. 广东海洋大学机械与动力工程学院2. 东莞理工学院生态环境与建筑工程学院

摘 要：基于FRP材料抗拉强度高、耐久性好的特点,本文对1种基于CFRP的新型柔性装配式圬工拱桥结构的力学性能进行分析,该结构体系在拥有传统圬工拱桥结构承载力高、耐久性好等特点的基础上,可解决施工难度高和危险性高的问题,具有广阔的应用前景。为研究装配式圬工拱桥结构的力学性能,基于ABAQUS有限元分析软件模拟装配式圬工拱桥的施工起吊过程及承载。通过对比装配式圬工拱桥承载时的试验结果,验证了此装配式圬工拱桥有限元模型的准确性,并根据结构各构件的受力情况分析了此柔性装配式圬工拱桥结构的破坏机理,数值模拟结果表明此装配式圬工拱桥结构具有较高的承载力且1/3跨是结构的最不利荷载作用点。此外,分析了不同起吊方案下装配式圬工拱桥的应力分布以及成拱后拱轴线的变化情况,结果表明CFRP材料作为结构连接件能够有效增强拱桥的整体稳定性,不同的起吊位置对于预制装配式圬工拱桥的应力分布以及变形有着较大的影响,施工方案7的整体应力应变分布满足结构安全要求、成拱后轴线流畅、拱圈稳定,对该类结构的设计以及施工控制提供了依据。

关键词：圬工拱桥;碳纤维增强复合材料;预制拱块;有限元分析;装配式;