专利名称：考虑微动疲劳的斜拉桥钢绞线斜拉索抗力退化评估方法
技术领域：
本发明涉及交通运输业桥涵工程领域，具体是涉及一种考虑微动损伤的斜拉桥钢绞线斜拉索抗力退化评估方法。
背景技术：
斜拉桥钢绞线斜拉索抗力退化评估一直是斜拉桥设计、施工与运营过程中的重要研究问题。对于钢绞线斜拉索，由于其钢丝之间结合紧密，在受到天气、车辆荷载的作用时， 斜拉索发生的振动使索的锚固端受到反复拉弯作用，钢绞线斜拉索钢丝之间的相互作用力与微动滑移使得微动损伤产生，故而钢绞线斜拉索的抗力退化分析需要考虑钢丝的微动疲劳。而目前斜拉索的抗力退化研究主要基于平行钢丝斜拉索展开，通过对平行钢丝斜拉索受到腐蚀、疲劳后的状态进行研究，得到平行钢丝斜拉索的抗力退化方程，并没有考虑平行钢丝斜拉索钢丝之间的相互作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种考虑微动疲劳的斜拉桥钢绞线斜拉索抗力退化评估方法，本方法更加全面、精确的描述了钢绞线斜拉索的退化过程，评估过程简单、易行。本发明所采用的技术方案是考虑微动疲劳的斜拉桥钢绞线斜拉索抗力退化评估方法，首先对斜拉桥钢绞线斜拉索钢丝的实际参数进行现场采样；然后利用有限元方法与索端几何关系，推导出斜拉桥钢绞线斜拉索钢丝相互作用力与微动振幅之间的关系式，然后得出斜拉桥钢绞线斜拉索钢丝间的微动磨损深度拟合式；之后根据所述微动磨损深度的拟合式，得到所述钢丝间的实际微动磨损深度，并将所述微动磨损深度与钢丝疲劳裂纹扩展临界深度进行比较，判断钢绞线斜拉索抗力退化过程中局部坑蚀阶段存在与否，以进行斜拉索抗力退化阶段的划分；最后根据所述不同阶段的划分，并将所述钢丝间的实际微动磨损深度代入斜拉桥钢绞线斜拉索退化过程，得到考虑微动疲劳的斜拉桥钢绞线斜拉索抗力退化方程，对所述斜拉索抗力退化的情况进行评估。所述的方法，推导斜拉桥钢绞线斜拉索钢丝间的微动磨损深度拟合式包括以下步骤Si)建立斜拉桥钢绞线斜拉索钢丝有限元模型，求解钢丝相互作用力P P = / / f(s)ds(1)式(1)中，f (S)为钢丝表面应力分布函数；S2)根据斜拉索振动特性与索端几何关系求解钢丝微动振幅A
,MfsRA = ^f-
1 (2)式O)中，R为钢绞线钢丝半径，fs为斜拉索最大振幅引起的挠度增量，1为斜拉索计算索长；
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S3)建立钢丝相互作用力P与微动振幅A之间的关系式
权利要求
1.考虑微动疲劳的斜拉桥钢绞线斜拉索抗力退化评估方法，其特征在于首先对斜拉桥钢绞线斜拉索钢丝的实际参数进行现场采样；然后利用有限元方法与索端几何关系，推导出斜拉桥钢绞线斜拉索钢丝相互作用力与微动振幅之间的关系式，然后得出斜拉桥钢绞线斜拉索钢丝间的微动磨损深度拟合式；之后根据所述微动磨损深度的拟合式，得到所述钢丝间的实际微动磨损深度，并将所述微动磨损深度与钢丝疲劳裂纹扩展临界深度进行比较，判断钢绞线斜拉索抗力退化过程中局部坑蚀阶段存在与否，以进行斜拉索抗力退化阶段的划分；最后根据所述不同阶段的划分，并将所述钢丝间的实际微动磨损深度代入斜拉桥钢绞线斜拉索退化过程，得到考虑微动疲劳的斜拉桥钢绞线斜拉索抗力退化方程，对所述斜拉索抗力退化的情况进行评估。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，推导斜拉桥钢绞线斜拉索钢丝间的微动磨损深度拟合式包括以下步骤51)建立斜拉桥钢绞线斜拉索钢丝有限元模型，求解钢丝相互作用力P
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对斜拉索抗力退化阶段的划分的方法为51)将钢丝使用时间t取为全部护套破坏时间点t'工，代入(4)式计算得到得到所述钢丝间的实际微动磨损深度 (t'》；52)求出实际微动磨损深度 (1D与钢丝镀锌层局部最大厚度b1()。al的差，并将该差值与钢丝疲劳裂纹扩展临界深度、进行比较；若(af(t' ^bltjcJ <、，进入步骤S3)；若 Mt' ^bltxal) Siici，进入步骤 S4)；53)包含坑蚀过程，将斜拉索抗力退化过程划分为<t'1； t' ^t<t' 2， t' 2 St三个阶段，其中t' 2为疲劳裂纹开始扩展时间点；54)不包含坑蚀过程，将斜拉索抗力退化过程划分为0< t < t' 1； t' ^t两个阶段。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包含坑蚀过程时，考虑微动损伤的斜拉桥钢绞线斜拉索抗力退化函数R' (t)为
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，不包含坑蚀过程时，考虑微动损伤的斜拉桥钢绞线斜拉索抗力退化函数R' (t)为
全文摘要
本发明提供一种考虑微动疲劳的斜拉桥钢绞线斜拉索抗力退化评估方法，其首先对斜拉桥钢绞线斜拉索钢丝的实际参数进行现场采样；然后得出斜拉桥钢绞线斜拉索钢丝间的微动磨损深度拟合式；之后进行斜拉索抗力退化阶段的划分；最后根据所述不同阶段的划分，并将所述钢丝间的实际微动磨损深度代入斜拉桥钢绞线斜拉索退化过程，得到考虑微动疲劳的斜拉桥钢绞线斜拉索抗力退化方程，对所述斜拉索抗力退化的情况进行评估。本方法更加全面、精确的描述了钢绞线斜拉索的退化过程，评估过程简单、易行。
文档编号G06F19/00GK102375925SQ20111019452
公开日2012年3月14日 申请日期2011年7月12日 优先权日2011年7月12日
发明者刘沐宇, 陈齐风, 高宗余 申请人:武汉理工大学