系桿拱橋吊桿腐蝕疲勞與安全性研究.pdf

1、系桿拱橋作為一種結(jié)構(gòu)形式變化多樣，受力合理的橋梁形式，受到工程界和城市規(guī)劃者的青睞，并因此成為我國(guó)許多城市景觀橋梁和公路橋梁的首選。但是，系桿拱橋長(zhǎng)期處于室外環(huán)境下，吊桿受到氣體及雨水、海水等腐蝕，并承受大量的交通荷載和風(fēng)荷載等循環(huán)荷載，由此造成的吊桿腐蝕疲勞問(wèn)題也逐漸暴露出來(lái)。吊桿的腐蝕疲勞破壞嚴(yán)重影響了橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，并逐漸成為其在當(dāng)今系桿拱橋建設(shè)中的制約因素。
　　 本文在對(duì)拱橋吊桿腐蝕疲勞破壞機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，采用理論

2、推導(dǎo)、數(shù)值模擬方法分析了系桿拱橋吊桿在疲勞和腐蝕組合效應(yīng)下的力學(xué)性能及變化規(guī)律，對(duì)一座實(shí)際系桿拱橋的吊桿的腐蝕疲勞壽命做了預(yù)測(cè)計(jì)算，在此基礎(chǔ)上研究吊桿因腐蝕疲勞造成的剛度下降對(duì)于全橋的安全性影響。本文的主要研究過(guò)程及結(jié)果如下：
　　 （1）分析總結(jié)了目前系桿拱橋吊桿的破壞主要原因?yàn)椋悍雷o(hù)失效造成的腐蝕作用和車輛荷載的疲勞作用對(duì)系桿拱橋吊桿的組合效應(yīng)，直接導(dǎo)致吊桿鋼絲腐蝕疲勞破壞。
　　 （2）總結(jié)分析了吊桿疲勞的原理與過(guò)

3、程，并與一般靜力破壞相比較。采用模擬法和實(shí)測(cè)法得到吊桿的應(yīng)力幅和循環(huán)次數(shù)，即應(yīng)力過(guò)程，并統(tǒng)計(jì)得到吊桿的應(yīng)力譜。S-N曲線反映吊桿的構(gòu)造細(xì)節(jié)，通過(guò)Goodman直線對(duì)其修正拉伸應(yīng)力的影響，以線性累計(jì)損失模型計(jì)算其損傷度。本文對(duì)比分析了國(guó)內(nèi)外規(guī)范對(duì)疲勞計(jì)算的有關(guān)規(guī)定和計(jì)算方法的優(yōu)劣，結(jié)果表明對(duì)于系桿拱橋吊桿疲勞計(jì)算，主要以單疲勞車加載，驗(yàn)算應(yīng)力幅為主。
　　 （3）分析了在氣體環(huán)境與含水環(huán)境中吊桿的腐蝕疲勞機(jī)理、有關(guān)腐蝕理論模型、以

4、及影響吊桿腐蝕疲勞的主要因素?？紤]吊桿的平均應(yīng)力對(duì)疲勞性能與腐蝕速率的影響，以均勻腐蝕模型與凈截面理論為基礎(chǔ)，提出了一個(gè)新的吊桿腐蝕疲勞模型。
　　 （4）應(yīng)用MIDAS有限元軟件建立了泰東河系桿拱橋的三維有限元模型，分析了不同吊桿剛度條件下全橋的內(nèi)力分布與線型。結(jié)果表明，吊桿由于腐蝕疲勞造成的剛度下降，對(duì)于拱橋各部分內(nèi)力影響不大，但是吊桿的應(yīng)力及應(yīng)力幅大幅提高，進(jìn)而加劇吊桿的疲勞破壞。同時(shí)，吊桿剛度下降，橋梁線型變化較大，進(jìn)而