摘要
空中纺线(AS)法主缆纺丝时,钢丝通过绕过锚靴进行锚固,锚靴的半径通常较小,此时钢丝会产生较大的弯曲应力.为了对锚靴位置钢丝的受力安全性能进行分析,首先,采用单根无应力钢丝进行弯曲试验,验证钢丝绕小半径锚靴的弯曲应力与理论计算值.通过钢丝的拉伸试验得到钢丝实测的应力-应变曲线,将钢丝的本构关系简化为双折线的强化模型.将绕过锚靴表面的钢丝受力状态视为拉弯构件,计入材料非线性并采用条分法对设计索力下截面应变状态进行迭代求解.考虑钢丝对锚靴的径向压力会产生摩擦力阻碍钢丝的自由伸长,通过实体有限元模型分析钢丝与锚靴间的滑移状态,讨论不同摩擦因数对钢丝应变的影响.最后,考虑钢丝间的挤压引起钢丝截面的法向应变,采用修正本构关系的分层有限元模型讨论钢丝径向力作用下的应变.研究结果表明:根据条分法分析得到5、7 mm直径钢丝绕400 mm半径锚靴时截面的最大应变分别为1.315％和1.831％,当钢丝的极限应变为4％,锚靴位置钢丝的安全系数分别为3.04和2.19;考虑摩擦作用后钢丝的最终应变降低130×10-6～390×10-6,考虑钢丝互相挤压作用引起钢丝截面法向应变的增加量为140×10-6,径向力对钢丝的应变影响相对较小.
基金项目
中国交通建设股份有限公司科技研发项目(2019-ZJKJ-12)
陕西省自然科学基础研究计划项目(2021JM-606)
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