服役環(huán)境下拉索破損安全可靠度評(píng)估方法研究.pdf

1、斜拉橋的服役環(huán)境復(fù)雜，長(zhǎng)期承受交變荷載（營(yíng)運(yùn)荷載及風(fēng)荷載等）并暴露于自然環(huán)境中，特別是在重酸雨區(qū)、大氣嚴(yán)重污染區(qū)、水污染嚴(yán)重區(qū)、海洋性氣候紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)區(qū)域等腐蝕環(huán)境中，極易遭受環(huán)境腐蝕。拉索結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期在出現(xiàn)破損的情況下繼續(xù)運(yùn)營(yíng)，導(dǎo)致索體內(nèi)鋼絲或鋼絞線(xiàn)銹蝕、斷裂等病害，使其過(guò)早的失去使用功能，不得不進(jìn)行更換。因此對(duì)破損后的拉索進(jìn)行安全可靠度評(píng)估尤為重要。本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《交變荷載與侵蝕環(huán)境耦合作用下斜拉索腐蝕疲勞損傷機(jī)理與壽命預(yù)

2、測(cè)模型研究》(No.51478071)及重慶市基礎(chǔ)與前沿研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目《服役環(huán)境條件下拉索腐蝕疲勞損傷機(jī)理及破損安全可靠度評(píng)估方法研究》(No.cstc2015jcyjBX0022)開(kāi)展服役環(huán)境下拉索破損安全可靠度評(píng)估方法研究。主要研究工作與結(jié)論如下:
　　(1)研究了交變應(yīng)力與鹽霧環(huán)境耦合作用下鋼絲銹蝕損傷演化機(jī)理。開(kāi)展了兩批次4根×5組鍍鋅鋼絲在24小時(shí)、120小時(shí)、240小時(shí)、480小時(shí)、840小時(shí)鹽霧環(huán)境與交變荷載耦合作

3、用下的人工加速試驗(yàn)，對(duì)腐蝕鋼絲進(jìn)行失重測(cè)量，然后進(jìn)行單向拉伸試驗(yàn)測(cè)試強(qiáng)度、伸長(zhǎng)量等力學(xué)性能參數(shù)，結(jié)果表明：鍍鋅高強(qiáng)鋼絲的抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率隨試驗(yàn)時(shí)間的增加呈現(xiàn)衰退的趨勢(shì)，且與失重量的多少呈正相關(guān);得到了不同腐蝕等級(jí)的高強(qiáng)鋼絲的抗力降低系數(shù);結(jié)論:鍍鋅平行鋼絲的腐蝕疲勞是一個(gè)腐蝕因子由破損處進(jìn)入腐蝕造成鋼絲表面蝕坑，導(dǎo)致應(yīng)力集中，裂紋不斷萌生、發(fā)展，循環(huán)應(yīng)力促進(jìn)腐蝕的發(fā)展的過(guò)程。
　　(2)基于應(yīng)力強(qiáng)度因子準(zhǔn)則，分析了在交變應(yīng)力與

4、鹽霧環(huán)境耦合作用下單根鍍鋅平行鋼絲疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律，建立了單根鍍鋅平行鋼絲抗力退化數(shù)學(xué)模型。
　　(3)以菲克定律為基礎(chǔ)，研究了腐蝕因子在破損拉索內(nèi)某截面鍍鋅平行鋼絲間的傳播規(guī)律，發(fā)現(xiàn)疲勞腐蝕速率與腐蝕因子濃度呈正相關(guān)，建立了基于腐蝕速率的鍍鋅平行鋼絲拉索的腐蝕量的數(shù)學(xué)模型。
　　(4)根據(jù)線(xiàn)彈性斷裂力學(xué)原理，結(jié)合鍍鋅平行鋼絲拉索的腐蝕量的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出任意鍍鋅平行鋼絲在某時(shí)刻的極限應(yīng)力σc及鍍鋅平行鋼絲拉索的在某時(shí)刻的極