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原文传递腐蚀钢绞线疲劳性能试验研究

论文题名：	腐蚀钢绞线疲劳性能试验研究
关键词：	斜拉桥梁;钢绞线拉索;拉索强度;有限元分析
摘要：	从中国近现代这几十年的桥梁发展史来看，斜拉桥虽然发展起步较晚，但由于其在经济型、实用性、美观性等多个方面具有独特的优势，斜拉桥在目前的桥梁行业中举足轻重。然而作为斜拉桥的生命索—斜拉索的耐久性却存在着颇为严重的问题:斜拉索的实际使用寿命在很多工程应用中都难以达到设计使用年限，有些桥梁在使用较短时间后就因斜拉索的锈蚀甚至断丝问题而不得不换索，造成了人力物力极大的浪费。目前国内外关于钢绞线的疲劳性能已经进行了相当多的试验与研究，但关于钢绞线腐蚀后的疲劳性能以及腐蚀程度与疲劳性能之间关系的研究还比较少，因此有必要对此进行研究。　　本研究主要内容包括：①根据名义应力法的基本假设，将对疲劳寿命的研究转换为对局部最大应力的研究。利用Midas Fea基于控制变量法逐一建立具有不同影响参数的蚀坑模型并计算局部最大应力，使用回归分析法探寻次要蚀坑直径d、深度h、次要蚀坑和主要蚀坑之间的圆心距D与次要蚀坑对主要蚀坑局部最大应力的影响程度y之间的关系（其中主要蚀坑的直径深度均为1mm），并得到一个函数关系式。②从每一根试件上选择了十处具有代表性的主要蚀坑及其周围的次要蚀坑（群），使用测量显微镜对其形貌及分布情况进行了详细的观察测量，发现钢绞线表面主要蚀坑的深度与深径比均与腐蚀阶段持荷应力成正相关关系。③在对钢绞线试件进行了拆卸、切割、编号、酸洗、称重、观测等一系列操作后，根据实际情况设计并制作了一套本试验专用的夹具，最后利用该夹具连接试件与疲劳试验机并完成了共计6根腐蚀钢绞线与1根全新钢绞线的疲劳试验，试验结果表明:试件的疲劳寿命随着腐蚀率的增加而降低，这与观测到的试件表面主要蚀坑形貌情况一致，进一步证明了腐蚀产生的蚀坑是决定钢绞线试件疲劳寿命的主要因素。另外，通过对夹具受力性能的验算以及真实的试验效果，证明了本试验所采用的锚具以及设计制作的夹具具有较高的实用性。④基于对腐蚀钢绞线试件表面状态的观测结果，利用Midas Fea的疲劳分析功能，采用与试验完全相同的加载方式对观测到的各种蚀坑形貌分别进行了建模分析并估算了其疲劳寿命。有限元分析结果表明:估算疲劳寿命与实际疲劳寿命相比均比较接近且偏低，且当应力幅、试件尺寸、平均应力等其他影响因素完全相同时，腐蚀钢绞线试件的疲劳寿命随着腐蚀率的增长呈指数形式衰减。
作者：	刘芝宾
专业：	建筑与土木工程
导师：	陈斌
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文