考虑腐蚀影响的随机风车荷载作用下斜拉桥拉索疲劳可靠性评估方法

发布时间：2020-04-16 22:54

【摘要】：斜拉索是全桥使用过程中寿命最低最易破坏的构件,合理评价和预测其在运营期内的安全状态和使用性能对于斜拉桥的安全运营和科学维护管理具有重要意义。目前考虑风-车联合作用的大跨斜拉桥拉索疲劳可靠性评价等相关研究已有开展,并取得了一些成果。大量实际在役斜拉桥的技术状况检测数据显示,部分拉索在运营期内发生不同程度的腐蚀病害十分普遍,而当前考虑腐蚀影响的运营环境下斜拉桥拉索疲劳可靠性的相关研究还开展较少,尚缺乏运营条件下考虑风、车辆和腐蚀等因素对拉索疲劳性能影响的量化评价方法和影响规律的深入研究。本文在随机车辆-风-桥梁系统动力响应分析的理论框架下,研究了风车作用叠加分析简化方法的适用性,提出考虑腐蚀影响的拉索疲劳可靠性评价流程和方法。依托工程实例,开展了荷载随机性对斜拉索疲劳可靠性的影响分析,研究了腐蚀程度和时变腐蚀对拉索疲劳可靠性的影响规律。论文主要工作如下。(1)依托实际斜拉桥桥例,采用Ansys建立其动力分析有限元模型。通过课题组既有的风车桥动力行为分析程序,研究了多种典型车型车型、车速和桥面平整度对斜拉桥拉索动力冲击效应的影响,分析了拉索应力动力放大系数的分布规律。并研究其分布规律。考虑拉索动力放大系数,通过影响线加载获得交通荷载下拉索的应力时程,通过抖振动力分析获得拉索风载动力响应,进而提出风车叠加作用分析简化计算方法,并验证和分析了方法的适用性。(2)依据桥例交通调查数据和风环境特征,进行随机交通荷载和风荷载的模拟。基于风车叠加作用分析方法,计算随机车辆和风荷载作用下斜拉桥拉索应力时程,基于Miner准则的疲劳可靠性分析方法,开展风车作用下拉索的疲劳可靠性研究,分析了荷载随机性对可靠性评估结果的影响。(3)依据现有研究所得的人工加速腐蚀拉索高强钢丝疲劳试验数据,获得不同腐蚀分级下拉索S-N曲线及时变腐蚀影响下的拉索S-N曲线,以此为基础推导了基于线性Miner累积损伤理论的考虑腐蚀因素影响的疲劳可靠性评估方法和分析流程,并进行考虑腐蚀影响的拉索疲劳可靠性分析,总结了相关规律,为斜拉桥拉索的维护管理提供参考。
【图文】：

损伤发展,过程曲线

伤理论主要是为了解决构件在反复荷载作用下，其伤积累的程度。现有的疲劳累积损伤理论大种。广泛的线性累积损伤理论，是 Miner 损伤法则( )1 1k kiii icinD n n nN 荷载下的循环数，ciN 为常幅外荷载下材料疲为临界损伤值 1cD ，当cD D时构件疲劳劳累积损伤理论考虑了材料的非线性，，包括了an 法以及基于连续介质损伤力学的损伤累积方法由下式描述：anDN 1 的常数，与应力水平关系如图 1-1 所示：

布置图,桥型,单位,布置图

桥型布置图（单位：cm）
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U448.27;U441

【参考文献】