拱橋吊桿承載能力計(jì)算方法及銹蝕鋼絲力學(xué)特性研究.pdf

1、吊桿是中下承拱橋的重要傳力構(gòu)件，其性能直接影響拱橋的使用安全。近些年因拱橋坍塌事故頻繁發(fā)生引起了廣大科技工作者者對(duì)吊桿使用壽命的關(guān)注。然而，目前對(duì)吊桿的工作性能仍未得到充分認(rèn)識(shí)，定期更換吊桿為最常使用的吊桿承載能力維護(hù)手段。隨著越來(lái)越多的拱橋吊桿服役時(shí)間超過(guò)10年，我國(guó)正逐步進(jìn)入吊桿更換的高峰期，建立吊桿更換判斷基準(zhǔn)對(duì)降低橋梁維護(hù)成本、確保橋梁安全使用功能具有極為重要的意義。
　　本文通過(guò)退役吊桿的摩擦力試驗(yàn)研究鋼絲之間的摩擦特性

2、，基于纖維束理論提出考慮鋼絲間摩擦影響的吊桿承載能力計(jì)算方法，分析吊桿斷絲時(shí)鋼絲的應(yīng)力重分布特性以及殘余承載能力;通過(guò)層間相對(duì)位移指標(biāo)分析吊桿的斷絲時(shí)應(yīng)力重分布機(jī)理，并探討摩擦對(duì)吊桿拉伸性能的影響;基于鋼絲銹蝕分級(jí)研究腐蝕吊桿殘余承載能力特性，為損傷吊桿的維護(hù)及更換提供理論依據(jù)。此外，通過(guò)設(shè)計(jì)鋼絲的持力試驗(yàn)獲得應(yīng)力腐蝕鋼絲，根據(jù)不同條件下的銹蝕鋼絲拉伸試驗(yàn)結(jié)果討論銹蝕程度及應(yīng)力歷史對(duì)鋼絲力學(xué)特性的影響，并比較分析腐蝕鋼絲的微觀斷口形貌，

3、討論斷裂機(jī)理以及應(yīng)力歷史對(duì)鋼絲力學(xué)性能的影響。
　　本文研究主要得到以下幾點(diǎn)結(jié)論:
　　1)獲得了吊桿鋼絲之間的摩擦力特性，單位長(zhǎng)度摩擦力剛度在0.16～0.20kN/mm2之間變化，均值為0.19kN/mm2;峰值單位長(zhǎng)度摩擦力均值為22.22kN/m;
　　2)吊桿斷絲后截面內(nèi)剩余鋼絲較均勻地分擔(dān)斷絲損失的張力;斷絲后隨著離斷裂點(diǎn)的距離增加，張力呈線性恢復(fù)，指定斷絲時(shí)距離斷絲點(diǎn)1.5m可恢復(fù)至斷絲前水平的95％左右

4、，且張力恢復(fù)不隨斷絲鋼絲所在層數(shù)的變化而改變;
　　3)假定銹蝕吊桿拉伸斷絲率達(dá)到5％時(shí)作為極限狀態(tài)，當(dāng)考慮摩擦影響時(shí)，吊桿拉伸承載能力計(jì)算結(jié)果略大于不考慮摩擦影響的值，而吊桿延性偏低;
　　4)腐蝕吊桿斷絲時(shí)的承載能力及延性隨著鋼絲銹蝕程度的增加而降低;銹蝕程度越高，其斷絲鋼絲的承載能力越弱，斷絲鋼絲的張力恢復(fù)能力越低;
　　5)銹蝕程度不同的鋼絲斷口形貌相似，由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇區(qū)組成，且呈杯口形的韌性斷裂形貌