本文關(guān)鍵詞：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

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【摘要】：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。隨著越來越多的拱橋吊桿服役時(shí)間超過10年,我國正逐步進(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。本文通過退役吊桿的摩擦力試驗(yàn)研究鋼絲之間的摩擦特性,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,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,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。輕度銹蝕鋼絲的放射區(qū)小,說明具有良好的塑性變形能力；嚴(yán)重銹蝕鋼絲放射區(qū)中放射線呈深凹凸?fàn)?斷裂時(shí)發(fā)生瞬間撕裂,呈脆性；6)經(jīng)歷10個(gè)月持續(xù)張拉的銹蝕鋼絲拉伸性能與不進(jìn)行張拉的鋼絲無明顯差異,在室內(nèi)干燥環(huán)境中應(yīng)力歷史對(duì)鋼絲的拉伸性能影響不明顯,未發(fā)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象。
【關(guān)鍵詞】：吊桿 摩擦力試驗(yàn) 殘余承載能力 銹蝕 應(yīng)力歷史 拉伸試驗(yàn) 有限元計(jì)算 斷口形貌
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U441;U448.22
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 1 緒論13-33
• 1.1 研究背景及意義13-16
• 1.1.1 研究背景13-16
• 1.1.2 研究意義16
• 1.2 拱橋吊桿的基本組成16-20
• 1.3 拱橋吊桿的主要病害形式20-23
• 1.3.1 鋼絲病害的主要病害形式20-22
• 1.3.2 錨固體系的主要病害形式22-23
• 1.4 研究現(xiàn)狀23-30
• 1.4.1 吊桿承載能力計(jì)算方法23-25
• 1.4.2 平行鋼絲索摩擦參數(shù)研究25
• 1.4.3 平行鋼絲索斷絲時(shí)的力學(xué)特性25-28
• 1.4.4 腐蝕高強(qiáng)度鋼絲拉伸力學(xué)性能研究28-30
• 1.5 現(xiàn)有研究存在的不足30-31
• 1.6 本文的主要研究工作31-33
• 2 吊桿鋼絲間的摩擦力試驗(yàn)33-43
• 2.1 概述33
• 2.2 摩擦力試驗(yàn)33-35
• 2.3 試驗(yàn)結(jié)果35-41
• 2.3.1 鋼絲頂推試驗(yàn)的荷載-位移曲線35-38
• 2.3.2 摩擦參數(shù)的線性擬合38-39
• 2.3.3 內(nèi)外層鋼絲的摩擦特性對(duì)比39-41
• 2.4 本章小結(jié)41-43
• 3 吊桿斷絲時(shí)的力學(xué)特性及承載能力分析43-57
• 3.1 概述43
• 3.2 引入摩擦單元的串并聯(lián)模型43-46
• 3.2.1 基本假定45
• 3.2.2 計(jì)算方法45-46
• 3.3 吊桿模型計(jì)算參數(shù)46-47
• 3.4 吊桿斷絲后內(nèi)力重分布47-52
• 3.4.1 特定鋼絲斷絲時(shí)吊桿內(nèi)力重分布47-51
• 3.4.2 不均勻斷絲時(shí)吊桿內(nèi)力重分布51-52
• 3.4.3 內(nèi)力重分布機(jī)理52
• 3.5 不均勻斷絲時(shí)吊桿剩余承載能力52-53
• 3.6 單元長度對(duì)吊桿承載能力計(jì)算影響53-55
• 3.6.1 吊桿荷載位移曲線53-55
• 3.6.2 吊桿極限承載能力評(píng)價(jià)55
• 3.7 本章小結(jié)55-57
• 4 考慮鋼絲銹蝕的吊桿斷絲力學(xué)特性57-63
• 4.1 概述57
• 4.2 鋼絲銹蝕分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)57-58
• 4.3 不同銹蝕等級(jí)下的吊桿斷絲力學(xué)特性58-61
• 4.3.1 不同銹蝕等級(jí)下吊桿斷絲內(nèi)力重分布58-61
• 4.3.2 不同銹蝕等級(jí)下吊桿斷絲承載能力61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 5 高強(qiáng)度退化鋼絲應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)研究63-71
• 5.1 概述63
• 5.2 服役吊桿鋼絲狀況63-66
• 5.2.1 橋梁概況63-64
• 5.2.2 原狀鋼絲銹蝕分布特征64-65
• 5.2.3 鋼絲彎曲韌性65-66
• 5.3 退化鋼絲應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)66-70
• 5.3.1 鋼絲持力試驗(yàn)66-67
• 5.3.2 加速銹蝕鋼絲銹蝕狀況67-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 6 考慮銹蝕條件及應(yīng)力歷史的鋼絲力學(xué)特性研究71-80
• 6.1 概述71
• 6.2 銹蝕鋼絲靜力拉伸破壞結(jié)果71-75
• 6.3 銹蝕鋼絲斷口形貌75-79
• 6.4 本章小結(jié)79-80
• 7 結(jié)論與展望80-84
• 7.1 全文工作總結(jié)80-82
• 7.2 工作展望82-84
• 參考文獻(xiàn)84-90
• 作者簡介90

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