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拱桥吊杆承载能力计算方法及锈蚀钢丝力学特性研究
| 论文题名： | 拱桥吊杆承载能力计算方法及锈蚀钢丝力学特性研究 |
| 关键词： | 拱桥;吊杆结构;承载能力;计算方法;锈蚀钢丝;力学特性 |
| 摘要： | 吊杆是中下承拱桥的重要传力构件，其性能直接影响拱桥的使用安全。近些年因拱桥坍塌事故频繁发生引起了广大科技工作者者对吊杆使用寿命的关注。然而，目前对吊杆的工作性能仍未得到充分认识，定期更换吊杆为最常使用的吊杆承载能力维护手段。随着越来越多的拱桥吊杆服役时间超过10年，我国正逐步进入吊杆更换的高峰期，建立吊杆更换判断基准对降低桥梁维护成本、确保桥梁安全使用功能具有极为重要的意义。 本文通过退役吊杆的摩擦力试验研究钢丝之间的摩擦特性，基于纤维束理论提出考虑钢丝间摩擦影响的吊杆承载能力计算方法，分析吊杆断丝时钢丝的应力重分布特性以及残余承载能力;通过层间相对位移指标分析吊杆的断丝时应力重分布机理，并探讨摩擦对吊杆拉伸性能的影响;基于钢丝锈蚀分级研究腐蚀吊杆残余承载能力特性，为损伤吊杆的维护及更换提供理论依据。此外，通过设计钢丝的持力试验获得应力腐蚀钢丝，根据不同条件下的锈蚀钢丝拉伸试验结果讨论锈蚀程度及应力历史对钢丝力学特性的影响，并比较分析腐蚀钢丝的微观断口形貌，讨论断裂机理以及应力历史对钢丝力学性能的影响。 本文研究主要得到以下几点结论: 1)获得了吊杆钢丝之间的摩擦力特性，单位长度摩擦力刚度在0.16～0.20kN/mm2之间变化，均值为0.19kN/mm2;峰值单位长度摩擦力均值为22.22kN/m; 2)吊杆断丝后截面内剩余钢丝较均匀地分担断丝损失的张力;断丝后随着离断裂点的距离增加，张力呈线性恢复，指定断丝时距离断丝点1.5m可恢复至断丝前水平的95％左右，且张力恢复不随断丝钢丝所在层数的变化而改变; 3)假定锈蚀吊杆拉伸断丝率达到5％时作为极限状态，当考虑摩擦影响时，吊杆拉伸承载能力计算结果略大于不考虑摩擦影响的值，而吊杆延性偏低; 4)腐蚀吊杆断丝时的承载能力及延性随着钢丝锈蚀程度的增加而降低;锈蚀程度越高，其断丝钢丝的承载能力越弱，断丝钢丝的张力恢复能力越低; 5)锈蚀程度不同的钢丝断口形貌相似，由纤维区、放射区和剪切唇区组成，且呈杯口形的韧性断裂形貌。轻度锈蚀钢丝的放射区小，说明具有良好的塑性变形能力;严重锈蚀钢丝放射区中放射线呈深凹凸状，断裂时发生瞬间撕裂，呈脆性; 6)经历10个月持续张拉的锈蚀钢丝拉伸性能与不进行张拉的钢丝无明显差异，在室内干燥环境中应力历史对钢丝的拉伸性能影响不明显，未发现应力腐蚀现象。 |
| 作者： | 张婷婷 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 谢旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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