拉索和斜拉索的疲勞性能

時間：2016-10-24

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斜拉索的疲勞性能
疲勞斷裂的鋼絲自然是鋼絲中疲勞壽命較短的鋼絲 。 因而 , 一根斜拉索的疲勞壽命是由疲勞壽命較短的一小部份鋼絲控制的 。正因為如此 , 一根斜拉索的期望壽命要比斜拉索中單根鋼絲的平均壽命要短得多 。 拉索的壽命相應于索中低破壞概率的單絲的荷載循環(huán)次數(shù) 。 一根斜拉索中單一鋼絲是較短鋼絲串聯(lián)體系的事實而導致 了長度效應 。 由于長度效應 , 拉索中單根俐絲的壽命隨著斜拉索長度的增 加而減少 , 這又導致斜拉索壽命的降低。

一根長的斜拉索的疲勞性能呈現(xiàn)出平行并串聯(lián)體系的雙重特性 。 在斜拉索的使用壽命耗盡之前 , 拉索中的平行鋼絲因疲勞而破壞的 只占很小的百分比。 由斯托林斯計算的斜拉索壽命指出當拉索鋼絲中約20%的鋼絲斷裂以后 , 整根斜拉索的疲勞破壞即迅速發(fā)生 。斯托林斯提供的試驗結果還表明 , 錨固系統(tǒng)提出未斷鋼絲的靜力強度性能會減少拉索的有效疲勞壽命。 在目前的研究中 , 除非另作說明 , 一根斜拉索的有效壽命由斜拉索中5%的鋼絲疲勞破壞來定義 。 

拉索尺寸的影晌
斜拉索尺寸N鋼絲根數(shù)L對斜拉索壽命的影響如圖2所示 。 圖中顯示了斜拉索壽命對斜拉索鋼絞線試件平均壽命這里稱為平均鋼絞線壽命的比值 。 圖中還顯示了平均鋼絞線壽命以及從蒙特卡洛模擬所確定的對于N=1具有5%破壞概率的斜拉索壽命 。 在制訂這些曲線時 , 采用了偏差系數(shù)為0.5的鋼絞線試件壽命 。 圖中顯示了對現(xiàn)代斜拉橋具有代表性的斜拉索尺寸的范圍 , 具有100-500根鋼的斜拉索相應于17-71根7絲鋼絞線。 

圖2說明拉索的平均壽命實際上不受拉索尺寸的影響 。 可以預料 , 當拉索逐漸加大時平均的斜拉索壽命便會收斂到某個定值。 這可由柯里曼 、菲捏克斯和卡斯蒂羅等的漸近線模型說明 。 但是 , 這些早期的研究并沒有提供關于平均斜拉索壽命的信息 。 圖2中的曲線說明在斜拉索尺寸的一般范圍內, 斜拉索的平均壽命無明顯的差異 。 

得到所有鋼絲的隨機壽命之后 , 即可算出斜拉索中單個鋼絲到達破壞的循環(huán)次數(shù) , 在名義應力幅S時破壞的循環(huán)次數(shù), 即為每根鋼絲的隨機壽命。 須將鋼絲壽命換算為疲勞損傷來計量 , 因為當鋼絲斷裂時其實際應力幅將增加。
上述換算是由一組鋼絲的壽命按上升序排列 , 并計算每根鋼絲的梅納系數(shù)來完成的 。 *N根鋼絲破壞時的梅納系數(shù)定義為X。分別為*N根鋼絲的疲勞壽命和名義應力幅為S時的基準疲勞壽命如平均鋼絞線壽命 。 
在一根拉索中**根鋼絲破壞的循環(huán)數(shù)是在名義應力幅和對應于M時得到的較小的疲勞壽命 。 對于其余未斷的鋼絲 , 當累積的梅 納系數(shù)到達*二個較小梅納系數(shù)M2時 , *二根鋼絲發(fā)生破壞 。 
因為蒙特卡洛模擬產生一種近似解所以說明其結果的精確度是很重要的。 蒙特 ·卡洛 解的精度隨著用來**該項結果的試驗次數(shù)的增加而增加 。 這里所提供的每一種解是根據(jù)500次試驗得出的 。 并曾指出 , 在5%破壞時 , 由500次試臉得到了平均的斜拉索壽命的估算值 , 并從1500次試驗中測得拉索的平均壽命不**過1%。 在破壞概率為5%時 , 從1500次試臉得到5%破斷時斜拉索壽命的估算 值不**過上述值的8%。

詞條
詞條說明
拉索鋼絲繩拉索模型
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錨具型號錨具廠家錨具分析
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