中下承拱橋的吊桿銹蝕損傷研究.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。近年來，由吊桿斷裂引起的中下承拱橋坍塌事故時有發(fā)生，服役吊桿的健康檢測與承載能力評估已成為工程界與學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)。隨著越來越多的拱橋吊桿服役時間超過10年，我國正逐步進(jìn)入吊桿更換的高峰期，因此提出可靠的吊桿殘余承載能力評估方法對充分發(fā)揮既有吊桿的作用和確保橋梁的安全是十分必要的。
　　本文首先以浙江省內(nèi)剛完成吊桿更換施工的四座中下承拱橋舊吊桿為對象，采用外觀檢查、質(zhì)量

2、損失率測定等手段研究吊桿內(nèi)部鋼絲的腐蝕程度與腐蝕特性，并通過拉伸試驗(yàn)、人工刻痕等方法討論了銹蝕鋼絲的力學(xué)特性和脆斷機(jī)理。針對銹蝕鋼絲受拉過程中的應(yīng)力集中問題，采用有限元軟件ABAQUS建立了銹蝕鋼絲的實(shí)體模型，對均勻腐蝕和孔蝕兩種狀態(tài)的鋼絲的應(yīng)力分布及拉伸特性進(jìn)行對比分析，并通過大量有限元計(jì)算分析蝕坑形狀、數(shù)目等參數(shù)對鋼絲應(yīng)力分布的影響。在試驗(yàn)與有限元計(jì)算的基礎(chǔ)上，得到了銹蝕鋼絲極限應(yīng)變的計(jì)算方法，并結(jié)合鋼絲色澤、平整度等表面形貌提出了

3、基于延性指標(biāo)的銹蝕鋼絲的分級方法。最后，基于纖維束強(qiáng)度理論提出了評定吊桿殘余承載能力的串并聯(lián)模型，分析吊桿長度、鋼絲數(shù)目以及摩擦作用等內(nèi)部因素對吊桿承載能力的影響。此外，采用非參數(shù)統(tǒng)計(jì)法并結(jié)合反復(fù)隨機(jī)抽樣的Monte-Carlo法建立了吊桿殘余承載能力概率模型，對不同銹蝕程度的吊桿所具有的殘余承載能力進(jìn)行估算，為損傷吊桿的檢測、維護(hù)以及更換提供依據(jù)。
　　本研究表明：⑴銹蝕對鋼絲延性的影響顯著，而對彈性模量和極限強(qiáng)度的影響不顯著。

4、刻痕鋼絲的拉伸斷口具有脆性斷裂特征。⑵應(yīng)力集中是引起鋼絲脆斷的直接原因，而蝕坑會導(dǎo)致鋼絲在拉伸狀態(tài)下出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中，對鋼絲延性帶來不利影響。蝕坑深度、水平寬度以及長寬比等參數(shù)對應(yīng)力集中的影響較為顯著。增加蝕坑數(shù)目與間距可以對鋼絲的應(yīng)力集中現(xiàn)象起一定的緩解作用。⑶延性是反映鋼絲力學(xué)特性的主要衡量指標(biāo)。根據(jù)本文擬合的曲線關(guān)系，已知蝕坑的各個形狀參數(shù)即可得到銹蝕鋼絲的延性指標(biāo)。⑷在吊桿護(hù)套完好的情況下，吊桿內(nèi)鋼絲的銹蝕程度均處于同一等級。