不同設(shè)計參數(shù)對下承式拱橋吊桿疲勞性能的影響

1、不同設(shè)計參數(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)計參數(shù)著手，如吊桿的間距、吊桿截面積、矢跨比三種計參數(shù)，多角度對影響吊桿疲勞性能的因素進(jìn)展綜合分析。利用通用有限元計算軟件MIDAS/CIVIL進(jìn)展數(shù)值計算，分析在不同橋梁構(gòu)造設(shè)計參數(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，一種是自身構(gòu)造的原因，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、灌漿等措施提供保護(hù)。而由于吊桿自身的力學(xué)因素帶來的構(gòu)造問題，我們是可以通過

2、改變其材料特性、構(gòu)件布置方式、特殊處理方法來進(jìn)展人為控制的。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，不僅會使吊桿所承受的恒載加大，也將同時增大活載作用下吊桿中的內(nèi)力。并且它的增大會導(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，其影響又將如何，下文將做詳細(xì)討論。因為更改實橋吊桿布置不實在際。所以，下面通過有限元分析軟件MIDAS/CIVIL來進(jìn)展數(shù)值

3、上的計算分析。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清楚顯。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間隔 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間隔 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)于實橋的設(shè)計，6m的吊桿間距比較合理。合理的吊桿間距可以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

4、橋梁的運營平安。2 吊桿截面積對吊桿疲勞性能的影響在保持其他設(shè)計因素不變的前提下，增大吊桿的截面積必然會減小吊桿的應(yīng)力以及應(yīng)力幅的變化。但是，增大吊桿截面面積同時會導(dǎo)致材料用量的增加，從而增大自身的重力。吊桿疲勞設(shè)計必定受這兩方面因素共同影響，詳細(xì)改變又會如何。本節(jié)將選取另外3種由OVM公司消費的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 鋼絲束公稱截面積 cm2 鋼絲束理論質(zhì)量kg/m 黑色單護(hù)層構(gòu)造H型 黑色內(nèi)層彩色外層雙層構(gòu)造C型 破斷力 KN 配用錨具規(guī)格外徑mm

5、拉索單位重量kg/m 外徑mm 拉索單位重量kg/m3 矢跨比對吊桿疲勞性能的影響拱橋設(shè)計中，拱圈的計算矢高與拱橋的計算跨徑之比被稱為矢跨比。矢跨比作為拱橋設(shè)計中重要的設(shè)計參數(shù)，它的大小不僅會影響到主拱圈內(nèi)力的大小，還會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產(chǎn)生宏大的影響。一般情況下，矢跨比增大會導(dǎo)致拱肋的程度推力減小。而吊桿受力受矢跨比變化的影響到底如何，那么沒有明確的結(jié)論。選取四種矢跨比1/3、1/4、1/5和1/6，利用通用有限元計算軟件MIDAS/CIVIL對不同矢跨比情況下拱橋吊桿的受力情況進(jìn)展比對分析。仍選取1號至10號典型吊

6、桿進(jìn)展比較。以原拱橋失跨比下，拱橋吊桿的應(yīng)力幅值作為根底標(biāo)準(zhǔn)值，再將其與其他矢跨比情況下車輛荷載所產(chǎn)生的吊桿應(yīng)力幅值比較分析。分析發(fā)現(xiàn)：在拱橋吊桿設(shè)計中，拱橋的矢跨比變化對吊桿的受力改善并不明顯。隨著拱橋矢跨比的逐漸變小，吊桿的應(yīng)力和應(yīng)力幅都略有增大。其中1號邊吊桿的增大幅度最為明顯，增大的幅度到達(dá)了4%左右。其他吊桿的應(yīng)力幅值變化均只有百分之一點幾，可看作沒有變化。但是，在拱橋吊桿疲勞設(shè)計時，除了考慮其對拱肋和主梁整體受力的影響外，可采取局部微調(diào)，讓邊吊桿的受力得到相應(yīng)改善。4 總結(jié)在對運營中的橋梁做定期疲勞性能評估以及改善橋梁疲勞設(shè)計的同時，應(yīng)該加大力度開展橋梁安康的實時監(jiān)測。這樣我們就可以對橋梁的一些易產(chǎn)生疲勞損傷的構(gòu)件部位進(jìn)展實時控制。及時發(fā)現(xiàn)隱患的存在，快速的做出加固整改的措施。另外，應(yīng)該加大力度打擊不法車輛行車行為，嚴(yán)格把控貨車載重與客車載人。這