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拱桥吊杆的动力特性及疲劳、腐蚀问题研究
| 论文题名： | 拱桥吊杆的动力特性及疲劳、腐蚀问题研究 |
| 关键词： | 拱桥;吊杆;动力特性;腐蚀疲劳;疲劳损伤 |
| 摘要： | 在中、下承式拱桥中，吊杆是连接桥面系与拱肋的关键构件。然而，在活载的动力作用、疲劳损伤以及环境介质的腐蚀作用下，拱桥吊杆比较容易发生破损，从而影响到桥梁的耐久性和安全性。本文结合拱桥吊杆在实际运营中所存在的问题，探讨了吊杆的动力响应、疲劳损伤以及环境的腐蚀恶化等问题。 （1）拱桥吊杆的动力响应分析 推导了拱桥吊杆横向、轴向的固有振动频率计算公式，并对两个方向的振动频率进行了对比分析。同时，以江苏省常州市某系杆拱桥为对象，定量分析了该类具有刚性系梁刚性拱肋的简支系杆拱桥，在车辆平稳过桥以及桥头跳车荷载作用下吊杆的动力响应。桥头处的跳车将会引起短吊杆处拱肋、系梁的剧烈振动，而且结构振动的最大响应是发生在自由振动时刻，该理论分析结果与运村桥在单辆载重车过桥之后发生倒塌的破坏现象较为吻合。此外，桥头处跳车所激发的响应会使短吊杆的恒载内力发生较大的卸载，从而使夹片锚短吊杆易于脱锚。 （2）拱桥吊杆疲劳设计研究 分析了拱桥吊杆疲劳寿命验算的全过程，提出了基于简化标准疲劳车的拱桥吊杆疲劳寿命评估方法，可简化拱桥吊杆的疲劳寿命分析过程。文中以上海市中山路3号桥地面桥的交通量为例，分析了拱桥吊杆简化标准疲劳车的计算方法。另外，采用Goodman公式得到了不同应力水平下钢绞线的疲劳强度曲线，并在此基础上修正了拉索组装件与钢绞线疲劳强度曲线的区别。最后，讨论了纵向、横向多车效应对拱桥吊杆疲劳损伤度的影响，定量分析了纵向、横向多车效应对吊杆疲劳寿命的影响。 （3）拱桥吊杆腐蚀断裂机理分析 分析了各种环境因素对钢丝腐蚀进程的影响，并应用有限元计算方法证明了钢丝表面腐蚀坑的存在大大降低了钢丝的延性和破断力。此外，还从线弹性断裂力学角度揭示了吊杆钢丝腐蚀断裂的全过程，认为拱桥吊杆钢丝裂纹的扩展主要受腐蚀疲劳的影响，而氢致开裂、应力腐蚀开裂不是造成钢丝裂纹稳定扩展的主要原因。最后，阐述了一种估算钢丝腐蚀疲劳寿命的方法。 |
| 作者： | 薛雄 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘钊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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