基于能量法的钢绞线弹性模量及其有限元验证

摘要

钢绞线在斜拉索、预应力混凝土以及空间网架结构等工程中应用广泛。给出钢绞线沿轴向的等效抗拉弹性模量计算式，对计算悬链线在轴向力作用下的变形量、确定悬链线垂弧至关重要。现行钢绞线弹性模量计算式仅考虑钢绞线中钢丝的轴向变形，适用于小捻角钢绞线等效弹性模量的计算；当钢绞线捻角较大时，现行计算式结果与有限元结果误差较大。基于能量法，同时考虑钢绞线受拉时钢丝的拉伸变形、扭转变形、剪切变形和弯曲变形，推导出钢绞线新的宏观（等效）弹性模量表达式。该表达式能准确计算任意捻角钢绞线的弹性模量，计算结果与有限元分析结果一致。研究成果丰富了钢绞线宏观弹性模量分析的理论基础，为实际工程应用提供更有效的计算表达式。

关键词

钢绞线 / 捻角 / 能量法 / 应变能影响系数 / 宏观拉伸弹性模量 / 有限元