服役環(huán)境下拉索破損安全可靠度評估方法研究.pdf

1、斜拉橋的服役環(huán)境復(fù)雜，長期承受交變荷載（營運荷載及風(fēng)荷載等）并暴露于自然環(huán)境中，特別是在重酸雨區(qū)、大氣嚴(yán)重污染區(qū)、水污染嚴(yán)重區(qū)、海洋性氣候紫外線輻射強區(qū)域等腐蝕環(huán)境中，極易遭受環(huán)境腐蝕。拉索結(jié)構(gòu)長期在出現(xiàn)破損的情況下繼續(xù)運營，導(dǎo)致索體內(nèi)鋼絲或鋼絞線銹蝕、斷裂等病害，使其過早的失去使用功能，不得不進行更換。因此對破損后的拉索進行安全可靠度評估尤為重要。本文依托國家自然科學(xué)基金項目《交變荷載與侵蝕環(huán)境耦合作用下斜拉索腐蝕疲勞損傷機理與壽命預(yù)

2、測模型研究》(No.51478071)及重慶市基礎(chǔ)與前沿研究計劃重點項目《服役環(huán)境條件下拉索腐蝕疲勞損傷機理及破損安全可靠度評估方法研究》(No.cstc2015jcyjBX0022)開展服役環(huán)境下拉索破損安全可靠度評估方法研究。主要研究工作與結(jié)論如下:
　　(1)研究了交變應(yīng)力與鹽霧環(huán)境耦合作用下鋼絲銹蝕損傷演化機理。開展了兩批次4根×5組鍍鋅鋼絲在24小時、120小時、240小時、480小時、840小時鹽霧環(huán)境與交變荷載耦合作

3、用下的人工加速試驗，對腐蝕鋼絲進行失重測量，然后進行單向拉伸試驗測試強度、伸長量等力學(xué)性能參數(shù)，結(jié)果表明：鍍鋅高強鋼絲的抗拉強度、斷后伸長率隨試驗時間的增加呈現(xiàn)衰退的趨勢，且與失重量的多少呈正相關(guān);得到了不同腐蝕等級的高強鋼絲的抗力降低系數(shù);結(jié)論:鍍鋅平行鋼絲的腐蝕疲勞是一個腐蝕因子由破損處進入腐蝕造成鋼絲表面蝕坑，導(dǎo)致應(yīng)力集中，裂紋不斷萌生、發(fā)展，循環(huán)應(yīng)力促進腐蝕的發(fā)展的過程。
　　(2)基于應(yīng)力強度因子準(zhǔn)則，分析了在交變應(yīng)力與

4、鹽霧環(huán)境耦合作用下單根鍍鋅平行鋼絲疲勞裂紋擴展規(guī)律，建立了單根鍍鋅平行鋼絲抗力退化數(shù)學(xué)模型。
　　(3)以菲克定律為基礎(chǔ)，研究了腐蝕因子在破損拉索內(nèi)某截面鍍鋅平行鋼絲間的傳播規(guī)律，發(fā)現(xiàn)疲勞腐蝕速率與腐蝕因子濃度呈正相關(guān)，建立了基于腐蝕速率的鍍鋅平行鋼絲拉索的腐蝕量的數(shù)學(xué)模型。
　　(4)根據(jù)線彈性斷裂力學(xué)原理，結(jié)合鍍鋅平行鋼絲拉索的腐蝕量的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出任意鍍鋅平行鋼絲在某時刻的極限應(yīng)力σc及鍍鋅平行鋼絲拉索的在某時刻的極