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斜弯型独塔斜拉桥拉索腐蚀疲劳可靠度研究
| 论文题名： | 斜弯型独塔斜拉桥拉索腐蚀疲劳可靠度研究 |
| 关键词： | 斜弯型独塔斜拉桥;拉索结构;腐蚀现象;疲劳可靠度 |
| 摘要： | 近年来，为了进一步满足人们对城市桥梁在美观上的需求，斜弯型独塔斜拉桥凭借其线条流畅、造型优美、张力十足等特点，成为城市桥梁设计中的优选桥型，充分体现了城市的朝气与活力。但是，近年来国内外斜拉桥拉索在日益繁重的交通量及腐蚀因素的影响下，出现恶性安全事故或拉索更换工程的案例数量剧增。因此对斜弯型独塔斜拉桥拉索进行腐蚀疲劳可靠度研究，是十分必要和迫切的。本文基于现有的疲劳可靠度理论，以张家口纬二桥为工程背景，研究了各典型拉索在随机车流和腐蚀因素耦合作用下的疲劳可靠度。主要研究过程及成果如下： （1）运用Midas/Civil建立了张家口纬二桥的有限元模型，通过比对该模型与现场模态试验及成桥索力的实测结果，对模型参数进行了调整，确保了模型的准确性。并对该斜弯型独塔斜拉桥的拉索、桥塔等结构受力特性进行了分析，依据拉索在恒载及活载作用下的应力响应，选出具有代表性的典型拉索，最后提取了各典型拉索的应力影响线。 （2）统计并整理了张家口纬二桥的交通流数据，基于蒙特卡洛原理，利用数值分析软件MATLAB进行了随机车流的模拟。然后将随机车流的荷载矩阵在典型拉索的影响线上进行加载，得到各典型拉索的应力时程曲线。最后采用雨流法循环计数，得到各典型拉索的应力幅频谱。 （3）自制了一种应力腐蚀试验装置，利用该装置开展了拉索钢丝的人工加速应力腐蚀试验，对不同腐蚀龄期的样本钢丝依据腐蚀程度划分了腐蚀等级，计算得到了试样钢丝的平均腐蚀深度。并进一步开展了拉索钢丝的疲劳试验，研究了不同腐蚀分级下拉索钢丝的疲劳性能，得到不同腐蚀分级下的拉索S-N曲线。 （4）为了充分考虑平均应力对桥梁拉索疲劳性能的影响，利用Goodman方程对试验S-N曲线进行了修正。基于不同腐蚀分级下的拉索S-N曲线参数，建立了考虑时变腐蚀效应的拉索S-N曲线方程。根据Miner线性累积损伤理论及现有的疲劳可靠度理论推导出了张家口纬二桥拉索腐蚀疲劳可靠度的计算公式。并对该桥典型拉索进行了腐蚀疲劳可靠度分析，为斜弯型独塔斜拉桥拉索的日常维护、管理检修提供参考。 |
| 作者： | 张艺沥 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 缪长青;向学建 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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