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大跨度悬索桥主缆接触与滑移行为研究

主缆是跨越江海的多塔连跨悬索桥关键承载构件，一旦失效将严重危及悬索桥结构安全性，甚至造成重大经济损失和危害人民生命财产安全[1]。风荷载、恒载(桥面系、加劲梁、主缆、吊索等载荷)和活载(汽车、铁路列车等载荷)的耦合作用引起悬索桥主鞍座两侧主缆(由平行高强度镀锌钢丝和平行索股组成)的时变动载荷，导致弯曲绕于主索鞍鞍槽内主缆与鞍槽、隔板以及主缆索股间和钢丝间的动态接触和“分层滑移”现象，易引起主缆内部钢丝的摩擦磨损和疲劳断丝及主缆与主索鞍动态微滑移状态，进而影响主缆承载能力和抗滑性能。因此，研究大跨度悬索桥主缆接触与滑移行为对保障大跨悬索桥主缆承载安全性和抗滑安全性具有重要理论意义。通过自制主缆与鞍座滑移试验台和有限元法探究了主缆索股分层滑移行为及主缆索股与鞍槽的接触状态与滑移行为及其受到预张力、加载载荷和摩擦系数的影响规律；运用自制钢丝动态接触与滑移试验台揭示了平行钢丝间动态接触和滑移特性(横向滑移、纵向变形、接触状态、摩擦力、摩擦因数、应力分布)及磨损机理(磨痕形貌和元素分布)及其受到横向和纵向接触位置、循环周次、滑移幅值和接触载荷的影响规律。结果表明：主缆预张力、索股数和摩擦系数的增加可提高主缆抗滑能力；钢丝间动态接触状态均为黏着-完全滑移-黏着-完全滑移，钢丝横向滑移和摩擦力均呈增加-稳定-减小-稳定-增加的变化趋势，上、下钢丝纵向变形总体呈相反变化趋势；循环周次增加导致下钢丝的横向滑移和纵向变形均增加；滑移幅值和接触载荷的增加均导致冲程阶段下钢丝横向变形均值增大。