【摘要】：柔性吊橋所具有的特點使其更適用于經(jīng)濟水平相對落后、交通量相對較小、荷載等級相對低的地地區(qū),因此我國西南山區(qū)對柔性吊橋的采用十分廣泛。柔性吊橋作為懸索橋中的一種,以纜索結(jié)構(gòu)作為其主要承重構(gòu)件。懸索橋的纜索結(jié)構(gòu)多采用鋼材,而鋼材易出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象。相較于剛性懸索橋,柔性吊橋受力后容易發(fā)生變形,因此會更容易出現(xiàn)疲勞問題。疲勞問題會給懸索橋帶來極大的安全隱患,這就需要對懸索橋的纜索結(jié)構(gòu)進行疲勞壽命估算,以保證其在服役期內(nèi)不會出現(xiàn)疲勞破壞而造成生命財產(chǎn)的損失。本文在已有研究的基礎(chǔ)上以云龍丙栗橋(1-138m柔性吊橋)作為工程實例背景,對柔性吊橋的吊桿和主纜做了疲勞壽命分析。主要工作包括:(1)對大量資料進行歸納和整理,總結(jié)影響疲勞壽命和疲勞強度的重要因素,以及確定疲勞壽命的分析方法。(2)介紹國內(nèi)外公路疲勞荷載譜的取值方法。根據(jù)工程實例所在區(qū)域的交通量調(diào)查及其他相關(guān)研究,確定工程實例的疲勞壽命分析中要用到的疲勞車輛荷載譜。(3)采用有限元軟件對工程實例進行全橋建模,并加載疲勞車輛荷載譜進行疲勞車輛荷載的時程分析,確定出丙栗橋吊桿和主纜的疲勞危險部位,并得到危險部位的應(yīng)力響應(yīng)。(4)采用名義應(yīng)力法和Miner理論,在考慮影響參數(shù)的基礎(chǔ)上,對吊桿和主纜進行疲勞壽命估計,并對計算結(jié)果進行了簡要分析。計算結(jié)果表明:吊桿的疲勞危險部位出現(xiàn)在與主纜鏈接的區(qū)域,橋塔附近的長吊桿的壽命最短;主纜的疲勞危險部位出現(xiàn)在錨固區(qū)域和橋塔頂部區(qū)域;柔性吊橋吊桿和主纜的疲勞壽命均比剛性吊橋要短。在日常監(jiān)測、維護和檢修應(yīng)對疲勞危險部位著重注意。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U441
【圖文】：

在我國規(guī)范《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計規(guī)范》JTGD64-2015 第 13.2.2 條中對橋梁的纜索構(gòu)件疲勞強度曲線做出了規(guī)定：圖2.3 纜索構(gòu)件的疲勞細節(jié)曲線表2.1 纜索構(gòu)件的疲勞細節(jié)受拉構(gòu)件類型 疲勞細節(jié) （MPa）鋼絲繩 150平行鋼絞線束 160平行鋼絲束 1602.3.2 全壽命分析方法全壽命分析法也可以稱為名義應(yīng)力法，是在眾多抗疲勞設(shè)計方法中形成 時間最早的一種。這種方法將 S-N 曲線作為基礎(chǔ)的同時，結(jié)合疲勞累積損傷理論，并依照構(gòu)件疲勞危險部位的應(yīng)力集中系數(shù)和名義應(yīng)力核算疲勞強度或計算疲勞壽命[19]。名義應(yīng)力分析疲勞壽命的方法適合用于高周疲勞區(qū)，如果存在塑性應(yīng)變，即低周疲勞區(qū)的疲勞壽命分析，應(yīng)使用基于應(yīng)變法。用名義應(yīng)力法來對結(jié)構(gòu)的疲勞壽命進行估算的做法一般有兩種：一種是直接依據(jù)其相應(yīng)的 S-N 曲線和構(gòu)件的名義應(yīng)力來估算此構(gòu)件的疲勞壽命；另一種是已知材料的 S-N 曲

圖 2.5 裂紋的 3 種形式中Ⅰ型為張開型，造成這種裂紋的拉應(yīng)力 u 垂直于裂紋面；Ⅱ型為滑開型的切應(yīng)力 v 與裂紋面平行且與裂紋前緣垂直；Ⅲ型為撕開型，造成這種裂時與裂紋面及裂紋前緣平行。此外還有復(fù)合型的裂紋，是上圖中任意兩種合。依照結(jié)構(gòu)中裂紋所在之處的不同也可以對裂紋的形式進行分類：位于藏于構(gòu)件內(nèi)的裂紋和貫穿構(gòu)件的裂紋。裂力學(xué)法與材料力學(xué)中的假定不同，后者假設(shè)固體材料具有均勻的連續(xù)性料中具有初始缺陷，既連續(xù)又間斷[56]。采用斷裂力學(xué)法估算構(gòu)件的使用壽初始裂紋的平衡、裂紋的擴展速率及方向和裂紋的擴展失穩(wěn)來進行。斷裂材料都存在初始缺陷，這些缺陷會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中裂紋產(chǎn)生，裂紋會在結(jié)構(gòu)使最終使材料破壞，結(jié)構(gòu)失效。斷裂力學(xué)方法中也有描述材料和構(gòu)件壽命的 K曲線，和 S-N 曲線不同的是：S-N 曲線描述的是疲勞裂紋如何萌生 K曲線描述了裂紋是如何發(fā)展的。 / K曲線可以在雙對數(shù)坐標

第三章 疲勞荷載譜和工程實歐洲規(guī)范中包含有 5 種疲勞車輛荷載模型，現(xiàn)簡述如下：（1）模型 1包括雙軸計中荷載和均布計中荷載兩類局部體系。模型中軸載值為0.7 均布荷 ，表 3.2 中列出了荷載參考取值，圖 3.5 是模型車輛的布置圖。表 3.2 荷載標準值位置 集中荷載（kN） 均布荷載（kN/m2）編號 1 車道 300 9編號 2 車道 200 2.5編號 3 車道 100 2.5其它車道 0 2.5

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉箐霖;梁仁鴻;;懸索橋發(fā)展概述及展望[J];交通世界(運輸.車輛);2015年05期

2 郝冬;高延;;淺談懸索橋的發(fā)展史[J];科技致富向?qū)?2015年14期

3 熊偉紅;向曉東;喻青;;基于名義應(yīng)力法的橋式起重機用鋼絲繩疲勞壽命估算[J];工業(yè)安全與環(huán)保;2014年07期

4 李星新;任偉新;鐘繼衛(wèi);;西南山區(qū)高速公路橋梁標準疲勞車輛荷載研究[J];振動與沖擊;2012年15期

5 劉長天;吳華俊;吳東學(xué);;淺談柔性懸索橋加固設(shè)計[J];中國新技術(shù)新產(chǎn)品;2011年20期

6 張振;李靜;張忠平;;航空鋁合金疲勞參數(shù)的理論估算方法分析[J];失效分析與預(yù)防;2011年01期

7 周尚猛;李亞東;;國內(nèi)外鐵路橋梁規(guī)范抗疲勞設(shè)計方法分析[J];鐵道標準設(shè)計;2010年03期

8 王建西;許玉德;王志臣;;影響鋼軌疲勞裂紋萌生壽命的主要因素分析[J];同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年07期

9 杜洪奎;袁昌明;;螺栓疲勞壽命預(yù)測[J];機械設(shè)計;2008年02期

10 楊美良;李波;張建仁;;車輛荷載作用下部分斜拉橋拉索疲勞可靠度研究[J];公路交通科技;2007年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 李睿;鋼管混凝土桁式拱橋節(jié)點疲勞壽命研究[D];昆明理工大學(xué);2013年

2 劉漢勇;公路鋼拱橋新型不銹鋼吊桿疲勞性能研究[D];大連理工大學(xué);2012年

3 蘭成明;平行鋼絲斜拉索全壽命安全評定方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

4 李昆;基于可靠度理論的公路鋼橋概率極限狀態(tài)設(shè)計方法研究[D];同濟大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 修振宇;大跨度懸索橋主纜疲勞壽命研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

2 康二川;懸索橋吊索的疲勞壽命分析[D];昆明理工大學(xué);2016年

3 任亞寧;橋面鋪裝對正交異性鋼橋面板疲勞行為的影響[D];北方工業(yè)大學(xué);2014年

4 朱鄭;基于外觀檢測的柔性吊橋技術(shù)狀況評價方法研究[D];長安大學(xué);2013年

5 吳海濤;既有鐵路簡支鋼桁橋剩余疲勞壽命分析[D];中南大學(xué);2010年

6 向淵;懸索橋鋼箱梁臨時連接件風(fēng)致疲勞分析[D];西南交通大學(xué);2009年

7 向桂兵;懸索橋吊索疲勞裂紋擴展行為研究[D];長沙理工大學(xué);2009年

8 劉幫俊;橋梁鋼結(jié)構(gòu)疲勞全壽命設(shè)計研究[D];長安大學(xué);2006年

9 官印生;柔性吊橋設(shè)計理論與方法研究[D];福建農(nóng)林大學(xué);2006年

本文編號：2746802