超大跨度碳纤维增强复合材料（CFRP）斜拉桥的抖振响应与斜拉索疲劳损伤分析

摘要整理

随着斜拉桥跨度不断增大，传统钢索面临自重过大、挠度效应显著、风振敏感性高等挑战。本研究提出两种主跨1500 m的超大跨度斜拉桥方案，分别采用钢索和CFRP斜拉索。基于斜拉索离散化有限元模型，采用时域抖振分析和Miner线性疲劳损伤累积理论，系统评估了两种方案的全局动力响应、索振动特性和疲劳性能。结果表明，CFRP斜拉索凭借轻质高强特性，在临界3°迎风角下，主梁中跨处竖向、横向、扭转均方根响应分别降低31.6%、28.5%和20.6%，显著提升桥梁气动稳定性。CFRP斜拉索通过频率解耦有效抑制索-梁内共振。疲劳分析表明，设计风速下CFRP斜拉索的年疲劳损伤远低于钢索，且远低于临界阈值，疲劳抗性优越。研究证实CFRP斜拉索能有效增强超大跨度斜拉桥的气动稳定性和长期耐久性，为跨度突破提供理论支撑。为进一步保障长期服役安全，建议在关键索位置实施阻尼措施。

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