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《不同設(shè)計(jì)參數(shù)對下承式拱橋吊桿疲勞性能的影響》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、不同設(shè)計(jì)參數(shù)對下承式拱橋吊桿疲勞性能的影響【摘要】主要從拱橋吊桿設(shè)計(jì)參數(shù)著手，如吊桿的間距、吊桿截面積、矢跨比三種計(jì)參數(shù)，多角度對影響吊桿疲勞性能的因素進(jìn)行綜合分析。利用通用有限元計(jì)算軟件MIDAS/CIVIL進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，分析在不同橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)下，吊桿內(nèi)力的變化及其對吊桿疲勞性能的影響?！娟P(guān)鍵詞】系桿拱橋；吊桿；疲勞性能；有限元分析造成吊桿疲勞破壞的原因有很多，大致可分為兩種，一種是自身結(jié)構(gòu)的原因，一種是外界的環(huán)境因素。由于外界的環(huán)境因素?zé)o法人為控制，由腐蝕帶來的吊桿疲勞已普遍采用熱裹HPDE外膜、鋼絲鍍鋅、封蠟、灌漿等措施
2、提供保護(hù)。而由于吊桿自身的力學(xué)因素帶來的結(jié)構(gòu)問題，我們是可以通過改變其材料特性、構(gòu)件布置方式、特殊處理辦法來進(jìn)行人為控制的。在下承式拱橋的吊桿中，又特別是柔性吊桿，產(chǎn)生疲勞破壞的主要因素就是鋼絲索的材料性質(zhì)以及錨頭處的錨固方式。以上兩點(diǎn)因素與橋梁工作者對吊桿的選材、制造和施工息息相關(guān)。1吊桿間距對吊桿疲勞性能的影響在增大吊桿間距的同時(shí)，不僅會(huì)使吊桿所承受的恒載加大，也將同時(shí)增大活載作用下吊桿中的內(nèi)力。并且它的增大會(huì)導(dǎo)致系梁與拱助產(chǎn)生受力不均，增加拱肋彎矩。雖然在靜力方面，增大吊桿的間距對于吊桿的受力是不利的，但對于吊桿疲勞性能而言
3、，其影響又將如何，下文將做具體探討。因?yàn)楦膶?shí)橋吊桿布置不切實(shí)際。所以，下面通過有限元分析軟件MIDAS/CIVIL來進(jìn)行數(shù)值上的計(jì)算分析。在建立的對比模型中，按照公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTGB01-2003)進(jìn)行荷載組合，對全橋的4個(gè)車道同時(shí)加載，模擬最大交通流量下移動(dòng)荷載對吊桿應(yīng)力幅的影響。1號(hào)邊吊桿至支點(diǎn)的距離為6米，分別選取吊桿間距4米、6米、8米和10米來進(jìn)行對比觀察。依舊取1號(hào)至10號(hào)典型吊桿的應(yīng)力作為考察對象，以間距6米時(shí)的應(yīng)力為基數(shù)，依次作對比分析。分析發(fā)現(xiàn)：通過改變吊桿間距，次邊吊桿所受到的影響相對邊吊桿來說變化十分
4、明顯。而且在減小吊桿間距，也就是保持間距4m的條件下，次邊吊桿的應(yīng)力狀況有著明顯的改善。說明在保持邊吊桿離拱腳距離不變的條件下，減小吊桿間距對改善次邊吊桿應(yīng)力狀況有著明顯效果。反而，增減間距只能增加其應(yīng)力幅，對其疲勞性能產(chǎn)生負(fù)面效果。在保持邊吊桿離拱腳距離不變的條件下，不管是增加還是減小吊桿間距，對于跨中吊桿的受力都是不利的。應(yīng)力幅均有不同程度的增加，這也側(cè)向說明了關(guān)于實(shí)橋的設(shè)計(jì)，6m的吊桿間距比較合理。合理的吊桿間距能夠充分改善跨中吊桿在汽車活載下的疲勞性能，使受力最大處的跨中吊桿保持良好的承載環(huán)境，保證橋梁的運(yùn)營安全。2吊桿截
5、面積對吊桿疲勞性能的影響在保持其他設(shè)計(jì)因素不變的前提下，增大吊桿的^面積必然會(huì)減小吊桿的應(yīng)力以及應(yīng)力幅的變化。但是，增大吊桿截面面積同時(shí)會(huì)導(dǎo)致材料用量的增加，從而增大自身的重力。吊桿疲勞設(shè)計(jì)必定受這兩方面因素共同影響，具體改變又會(huì)如何。本節(jié)將選取另外3種由OVM公司生產(chǎn)的PES-7系列的高強(qiáng)鍍鋅鋼絲吊桿，分別為PES7-55型、PES7-85型、PES7-109型冷鑄錨式吊桿。其綜合力學(xué)性能參數(shù)列于表中。表吊桿力學(xué)性能參數(shù)規(guī)格型號(hào)鋼絲束公稱截面積cm2鋼絲束理論質(zhì)量kg/m黑色單護(hù)層結(jié)構(gòu)（H）型黑色內(nèi)層彩色外層雙層結(jié)構(gòu)（C）型破斷
6、力KN配用錨具規(guī)格外徑mm拉索單位重量kg/m外徑mm拉索單位重量kg/mPES7-5521.1716.66817.97218.33535OVMLZMPES7-7328.0922.17823.78224.24692OVMLZMPES7-8532.7125.78327.58728.05463OVMLZMPES7-10941.9532.99335.19735.77005OVMLZM分析發(fā)現(xiàn)：增加吊桿的截面積能夠有效減小吊桿的應(yīng)力和活載下的應(yīng)力幅。并且，1號(hào)邊吊桿的應(yīng)力幅受吊桿面積的改變影響最大，有明顯的減小，這對疲勞損傷最嚴(yán)重的邊吊桿
7、的抗疲勞性能來說，無疑是有著巨大的改善作用。以PES7-55為起算基數(shù)，PES7-109為除數(shù)來對比應(yīng)力幅減小百分比：1號(hào)吊桿（邊吊桿）為69%;2號(hào)吊桿為12%；5號(hào)吊桿為9%;10號(hào)吊桿（跨中吊桿）為7%。根據(jù)這一分析結(jié)果，當(dāng)橋梁設(shè)計(jì)者對系桿拱橋的邊吊桿進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可采用雙吊桿的布置方式。這樣的設(shè)計(jì)方式不僅增加了吊桿的協(xié)同受力，同時(shí)也減小了活載下給吊桿內(nèi)帶來的應(yīng)力幅變化，對邊吊桿的疲勞性能改善有著顯著的提高。3矢跨比對吊桿疲勞性能的影響拱橋設(shè)計(jì)中，拱圈的計(jì)算矢高與拱橋的計(jì)算跨徑之比被稱為矢跨比。矢跨比作為拱橋設(shè)計(jì)中重要的設(shè)計(jì)參數(shù)
8、，它的大小不僅會(huì)影響到主拱圈內(nèi)力的大小，還會(huì)一定程度上決定拱橋的構(gòu)造形式和拱橋的施工方法選擇。更重要的是，失跨比的大小對系梁和拱肋的受力會(huì)產(chǎn)生巨大的影響。一般情況下，矢跨比增大會(huì)導(dǎo)致拱肋的水平推力減小。而吊桿受力受矢跨比變化的影響到底如何，則沒有明
