拉索和斜拉索的疲勞性能

時(shí)間：2016-10-24作者：泰州市翔宇吊索具有限公司瀏覽：98

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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?yàn)槿绱?, 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(yīng)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(shí)而導(dǎo)致 了長(zhǎng)度效應(yīng) 。 由于長(zhǎng)度效應(yīng) , 拉索中單根俐絲的壽命隨著斜拉索長(zhǎng)度的增 加而減少 , 這又導(dǎo)致斜拉索壽命的降低。

一根長(zhǎng)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(jì)算的斜拉索壽命指出當(dāng)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(yàn)結(jié)果還表明 , 錨固系統(tǒng)提出未斷鋼絲的靜力強(qiáng)度性能會(huì)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(duì)斜拉索壽命的影響如圖2所示 。 圖中顯示了斜拉索壽命對(duì)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(duì)于N=1具有5%破壞概率的斜拉索壽命 。 在制訂這些曲線時(shí) , 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(duì)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(yīng)于17-71根7絲鋼絞線。 

圖2說明拉索的平均壽命實(shí)際上不受拉索尺寸的影響 。 可以預(yù)料 , 當(dāng)拉索逐漸加大時(shí)平均的斜拉索壽命便會(huì)收斂到某個(gè)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(guān)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(nèi), 斜拉索的平均壽命無明顯的差異 。 

得到所有鋼絲的隨機(jī)壽命之后 , 即可算出斜拉索中單個(gè)鋼絲到達(dá)破壞的循環(huán)次數(shù) , 在名義應(yīng)力幅S時(shí)破壞的循環(huán)次數(shù), 即為每根鋼絲的隨機(jī)壽命。 須將鋼絲壽命換算為疲勞損傷來計(jì)量 , 因?yàn)楫?dāng)鋼絲斷裂時(shí)其實(shí)際應(yīng)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(jì)算每根鋼絲的梅納系數(shù)來完成的 。 *N根鋼絲破壞時(shí)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(yīng)力幅為S時(shí)的基準(zhǔn)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(yīng)力幅和對(duì)應(yīng)于M時(shí)得到的較小的疲勞壽命 。 對(duì)于其余未斷的鋼絲 , 當(dāng)累積的梅 納系數(shù)到達(dá)*二個(gè)較小梅納系數(shù)M2時(shí) , *二根鋼絲發(fā)生破壞 。 
因?yàn)槊商乜迥M產(chǎn)生一種近似解所以說明其結(jié)果的精確度是很重要的。 蒙特 ·卡洛 解的精度隨著用來**該項(xiàng)結(jié)果的試驗(yàn)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(yàn)得出的 。 并曾指出 , 在5%破壞時(shí) , 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(yàn)中測(cè)得拉索的平均壽命不**過1%。 在破壞概率為5%時(shí) , 從1500次試臉得到5%破斷時(shí)斜拉索壽命的估算 值不**過上述值的8%。


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  詞條說明

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