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拱桥服役吊杆的力学性能退化及其索力识别研究
| 论文题名： | 拱桥服役吊杆的力学性能退化及其索力识别研究 |
| 关键词： | 拱桥吊杆;锈蚀钢丝;力学性能;索力识别技术;服役安全 |
| 摘要： | 近年来，我国大部分吊杆拱桥都在遭受吊杆耐久性不足的问题，尤其是传统钢索的锈蚀与疲劳问题，这些问题严重威胁吊杆拱桥的服役安全。由于目前关于吊杆损伤的研究不够深入，对吊杆剩余寿命切实可行的评价理论与体系尚未建立。本文以拱桥吊杆为对象，对其锈蚀高强钢丝的力学性能退化、剩余疲劳寿命的评估方法和张力的识别技术等展开了研究。论文的主要工作及研究结论包括以下几个方面: 1.对拱桥吊杆的锈蚀钢丝进行了力学性能试验研究和数值模拟分析。试验研究结果显示，锈蚀对钢丝拉伸强度影响不大，对钢丝的延性影响显著;钢丝疲劳性能受锈蚀程度的影响具有先敏感后迟钝的特征。数值模拟分析结果表明，点蚀钢丝的疲劳寿命不仅取决于蚀坑底部的应力集中程度，还受到应力集中区域的影响。 2.以一座中承式漂浮体系拱桥为算例，分析了模拟随机车流作用下的吊杆疲劳荷载响应。分析表明，吊杆的车辆疲劳荷载幅主要包括由车辆彼此靠近的轮轴移动时产生内力波动以及各车辆整体通过桥梁引起的内力幅变化;低幅值高应力比的荷载幅计数占总疲劳荷载幅的90％以上。 3.从疲劳性能S-N曲线、车辆疲劳等效荷载幅、累积损伤三个方面进行了吊杆疲劳分析研究。研究表明，锈蚀加速疲劳损伤的累积;对具有高应力比特征的吊杆疲劳荷载而言，忽略应力比的影响将严重低估车辆疲劳荷载作用及其造成的累积损伤。 4.考虑因锈蚀引起的吊杆疲劳性能逐年退化以及路面状况逐年磨损劣化引起的疲劳损伤动力放大效应，建立了吊杆剩余寿命动的动态分析评估新方法。与静态分析方法相比，动态分析方法更符合吊杆服役的实际情况。 5.针对拱桥吊杆边界约束条件和弯曲刚度对张力识别精度影响显著的问题，提出基于遗传算法和多频率的吊杆索力识别方法。通过对数值模拟吊杆和实际吊杆张力的准确识别，验证了该索力识别方法的计算精度与适用性。 |
| 作者： | 李晓章 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 谢旭 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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