拉索钢丝损伤分级及其疲劳寿命研究

发布时间：2019-09-27 14:41

【摘要】：随着我国现代化基础设施建设的逐步完善,仍处于运营中的桥梁设施步入了运营养护阶段。桥梁作为跨越山崖河谷的枢纽工程,随着运营使用年限的增长,钢构件出现了不同程度的腐蚀病害。对于斜拉桥而言,拉索作为最为关键的结构构件,其腐蚀与疲劳损伤严重威胁着整座桥梁的运营安全。针对运营中的斜拉桥拉索钢丝开展腐蚀损伤的分级研究,评估不同腐蚀程度与受力状态下的拉索钢丝剩余疲劳寿命,具有重要的工程实际意义。本文进行的主要研究工作如下:(1)首先介绍了目前国内外腐蚀钢丝损伤的评定方法、拉索疲劳寿命评估的相关理论,确定本文中采用损伤容限设计法中Paris公式定量反推试验索断裂钢丝的理论剩余疲劳寿命。(2)以湘江银盆岭斜拉桥旧索钢丝为试验样本,对不同腐蚀等级下钢丝宏观参数与蚀坑几何参数进行测量统计分析,将镀锌钢丝腐蚀等级划分为6级,提出了包含钢丝直径参数指标与蚀坑参数指标的斜拉索钢丝腐蚀分级的新评价标准。(3)利用电液式脉动疲劳机对不同腐蚀等级钢丝编排组合成的试验拉索进行疲劳寿命试验研究,得到不同载荷作用下拉索钢丝的剩余疲劳寿命以及拉索断丝规律。利用低倍电子显微镜测量钢丝疲劳断口型态,比较拉索钢丝断口裂纹源宽度B、初始裂纹深a0、裂纹扩展长度(35)a对剩余疲劳寿命N的影响。(4)利用ABAQUS有限元计算软件建立了含典型蚀坑的钢丝有限元模型,分析了蚀坑处应力场的分布规律,得到蚀坑处最大应力集中系数随蚀坑参数变化的关系曲线及其拟合公式。通过对各类典型蚀坑曲线图对比分析,得到不同蚀坑形貌下蚀坑深度对应力集中系数的影响规律。(5)运用断裂力学的损伤容限设计法,将蚀坑等效成半椭圆型初始裂纹,并采用Paris公式定量反推出疲劳试验拉索钢丝的理论剩余疲劳寿命。通过对比疲劳寿命试验值与理论计算值,两者吻合程度较好,能满足工程使用要求。
【图文】：

究学者 Scott 得出了局部腐蚀点蚀深度与点蚀表步扩展；同时他也总结出了点蚀深度的经验公式验公式的实用性[43,44]。经验公式如下：bS aH积，2(mm ) ；2(mm ) ；受力情况、材料与外界环境有关。于斜拉桥腐蚀钢丝，，只需测量出蚀坑深度，则可得计算计算蚀坑处钢丝横截面面积，假定蚀坑为一半球

图 2.2 数显尖头深度尺测量蚀坑深度图蚀后的力学性能，可以通过比较钢丝腐蚀前后断后伸长率，综合评定局部腐蚀程度。力学性服役的腐蚀钢丝并不适用。率计算公式如下：*100%b bbP 下：*100%ll lPl 蚀前的极限抗拉强度，（ MPa）；
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U441.4

【参考文献】

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1 孙辽;姚卫星;;铝合金蚀坑损伤参量评述[J];力学与实践;2013年04期

2 张川;姚卫星;;危险蚀坑评判及疲劳寿命计算[J];机械强度;2013年02期

3 成永强;;既有斜拉桥换索状况综述[J];山西建筑;2010年25期

4 郑万山;唐光武;郑罡;张又进;;苏通大桥斜拉索拉弯疲劳试验研究[J];公路交通技术;2010年04期

5 李春祥;李薇薇;;斜拉索风致动力疲劳损伤的研究[J];振动与冲击;2009年11期

6 兰成明;;平行钢丝拉索疲劳性能理论研究[J];沈阳建筑大学学报(自然科学版);2009年01期

7 徐俊;陈惟珍;刘学;;斜拉索退化机理及钢丝力学模型[J];同济大学学报(自然科学版);2008年07期

8 杨美良;李波;张建仁;;车辆荷载作用下部分斜拉桥拉索疲劳可靠度研究[J];公路交通科技;2007年12期

9 杨征宇;宋桂峰;楼庄鸿;;我国独塔斜拉桥[J];预应力技术;2007年03期

10 杨美良;李波;黄立浦;;部分斜拉桥拉索疲劳可靠度分析[J];长沙交通学院学报;2007年01期

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1 兰成明;平行钢丝斜拉索全寿命安全评定方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

2 徐俊;拉索损伤演化机理与剩余使用寿命评估[D];同济大学;2006年

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1 胡健;模型斜拉桥拉索损伤的索力监测及分析研究[D];大连理工大学;2011年

2 陈大华;桥梁拉索钢丝模拟酸雨溶液中腐蚀行为研究及拉索寿命预测[D];重庆大学;2009年

3 梁雄;斜拉桥拉索腐蚀行为及使用寿命预测研究[D];重庆交通大学;2008年

4 胡志鹏;桥梁缆索系统腐蚀全寿命理论研究[D];长安大学;2006年

5 罗刚林;犍为岷江大桥斜拉桥换索设计与施工[D];西南交通大学;2006年

本文编号：2542764