悬索桥吊索的疲劳寿命分析

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吊索作为悬索桥主要的受力构件,由于受到环境及自身各种复杂因素(环境腐蚀、自然灾害、荷载长期效应、疲劳效应、材料老化等)的影响,使得吊索的损伤积累和承载能力下降,由此极其容易引发灾难性的事件,将会给人民的生命安全带来危害,给社会财富造成巨大损失。本文在已有研究的基础上,结合云南澜沧江特大桥工程实例,针对澜沧江特大桥吊索做了以下多个方面的工作:(1)介绍了国内外公路疲劳荷载谱的取值方法和疲劳设计方法中的名义应力法和断裂力学法。(2)分析了悬索桥吊索的腐蚀机理、引起腐蚀的各种原因、发生腐蚀后其强度的变化、吊索的腐蚀速率以及吊索对腐蚀破坏的防护和养护措施。(3)根据澜沧江特大桥工程实例,采用有限元软件,建立有限元模型,对吊索进行疲劳荷载下的动力响应分析,求得疲劳荷载作用下的荷载谱,基于现行疲劳累积损伤理论和现行规范中的吊索的S-N曲线,对其进行疲劳寿命预测。(4)对不同工况下澜沧江特大桥的典型吊索进行了损伤评估。计算结果表明,在只是考虑公路汽车疲劳荷载的作用时,大桥的吊索在设计年限内不会发生疲劳破坏,因此,悬索桥吊索从荷载的角度在设计时是按无限寿命来考虑的;分析了在只考虑吊索截面腐蚀时得到吊索截面的使用年限;当吊索腐蚀到一定年限时考虑吊索疲劳情况下的使用年限。
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