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基于SWT方法的钢绞线索微动疲劳特性分析

力学季刊 2020年第4期41卷 657-665页

作者：贾如钊王春江上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 上海市公共建筑和基础设施数字化运维重点实验室上海200240

为得到钢绞线索丝间接触区的应力场分布并预测微动疲劳裂纹萌生位置和微动疲劳寿命,本文利用参数化方法建立了精细化的钢绞线拉索有限元模型,包括整索模型和不同层丝间接触区域的局部精细化子模型.分析了钢绞线索在两种交变荷载工况下... 详细信息

为得到钢绞线索丝间接触区的应力场分布并预测微动疲劳裂纹萌生位置和微动疲劳寿命,本文利用参数化方法建立了精细化的钢绞线拉索有限元模型,包括整索模型和不同层丝间接触区域的局部精细化子模型.分析了钢绞线索在两种交变荷载工况下的应力场变化情况,并基于多轴疲劳SWT(Smith-Watson-Topper)临界平面法进行了疲劳特性分析和疲劳寿命预测.主要结论如下:钢绞线索内接触区边缘处的微动幅值较大,中心处几乎没有相对滑动,微动疲劳的初始裂纹萌生点位于接触区域边缘;经不同区域子模型分析比较,在轴向循环荷载作用下,外层钢丝的接触区域比内层钢丝更易发生微动疲劳损伤;在横向位移循环荷载作用下,同层钢丝因位置角度不同而产生了较大的疲劳特性差异,且相比轴向循环拉伸,该工况下最不利单丝的微动疲劳寿命更低;与非接触区域相比,接触区的疲劳寿命大幅降低,微动现象对钢绞线索的抗疲劳性能有明显降低作用.

关键词：钢绞线索微动疲劳临界平面法 SWT 精细化有限元模型

基于多尺度模型的钢绞线索风致疲劳数值仿真研究

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基于多尺度模型的钢绞线索风致疲劳数值仿真研究

作者：贾如钊上海交通大学

学位级别：硕士

在大跨空间结构中,拉索作为轻质、高强的现代化工程构件,已应用于越来越多的工程设计中,然而,拉索服役过程中常常暴露在各类复杂条件下,承受着风、雨等复杂的交变荷载作用,加之结构本身承受的各类交变活载,使得拉索的疲劳成为控制其使... 详细信息

在大跨空间结构中,拉索作为轻质、高强的现代化工程构件,已应用于越来越多的工程设计中,然而,拉索服役过程中常常暴露在各类复杂条件下,承受着风、雨等复杂的交变荷载作用,加之结构本身承受的各类交变活载,使得拉索的疲劳成为控制其使用寿命的重要因素。拉索的疲劳破坏形式主要表现为微动疲劳和腐蚀疲劳,其中,微动疲劳现象更多地出现在绞捻形式的拉索中,如用途广泛的钢绞线拉索的疲劳寿命就常常因微动疲劳而大打折扣。本文基于钢绞线索这一载体,研究了拉索内部的微动疲劳特性,具体内容如下:（1）通过查阅相关文献,对微动疲劳的研究现状进行综述,介绍了目前疲劳寿命预测方法的研究体系,特别是对多轴疲劳、微动疲劳的分析方法作了汇总。（2）建立了拉索整体的有限元模型,通过Kaimal风速谱得到的风速时程曲线对拉索模型进行瞬态动力学分析,并得到拉索在脉动风作用下的顺风向动力响应特征,以及不同风速下的拉索风致疲劳荷载谱。（3）利用大型商用有限元软件ABAQUS,结合参数化方法建立了多尺度精细化的钢绞线索有限元模型,包括精细化的整索截段模型以及其内部的钢丝间接触子模型。首先通过静力加载分析了钢绞线索在轴向力作用下的受力状态;其次分析了钢绞线索在拉伸循环荷载、弯曲循环荷载和扭转循环荷载下的疲劳特性,并通过SWT临界平面法预测各工况下的钢丝微动疲劳寿命;进一步地,为模拟更加贴合工程实际的拉索受力工况,分析了钢绞线索在拉-弯、拉-扭两种组合工况下的钢丝微动疲劳特性,得到了不同加载路径下的接触区应力场变化规律,寻找针对钢绞线索的最不利加载工况和对应的索内最不利位置,最后将组合工况下的疲劳寿命预测值与单轴加载工况进行对比,发现组合工况下的疲劳寿命显著降低。（4）利用参数化模型的优势,分别改变平均应力、应力幅、摩擦系数、钢丝直径和捻角等参数,分析了各参数对丝间微动疲劳寿命的影响,给出了具有工程意义的结论。

关键词：钢绞线索微动疲劳多尺度模型风致疲劳有限元分析

预应力钢绞线索断裂冲击试验与冲击响应谱研究

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江苏科技大学学报（自然科学版） 2018年第6期32卷 884-890页

作者：徐金星郑高明唐柏鉴王飞江苏科技大学土木工程与建筑学院镇江212003

通过选取实际工程结构中的1×7结构钢绞线索进行断裂冲击试验,拟获得对应的索力时程曲线以及钢绞线索的断裂现象和失效机理,并为冲击响应谱的计算作铺垫.首先通过对无损钢绞线索进行动态拉伸,得到钢绞线索的断索情况以及对应的索力值,... 详细信息

通过选取实际工程结构中的1×7结构钢绞线索进行断裂冲击试验,拟获得对应的索力时程曲线以及钢绞线索的断裂现象和失效机理,并为冲击响应谱的计算作铺垫.首先通过对无损钢绞线索进行动态拉伸,得到钢绞线索的断索情况以及对应的索力值,并计算出每根钢绞线索的失效时间,再将失效时间作为谱分析中的冲击持时,计算冲击响应谱.最终得到了5根钢绞线索的断裂过程以及相应的断索参数.结果表明钢绞线索的失效时间不随外在条件的改变而改变,但失效时间对最大位移反应谱有较大影响,而对断索冲击响应谱几乎不产生影响.

关键词：冲击响应谱钢绞线索动态拉伸失效时间 Matlab 冲击响应

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铜陵公铁两用长江大桥主桥设计关键技术

桥梁建设 2014年第1期44卷 1-5页

作者：万田保张强中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056

铜陵公铁两用长江大桥主桥为主跨630m的钢桁梁斜拉桥,是目前在建的最大跨度的公铁两用桥。对设计关键技术进行了总结。大桥深水区桥塔基础采用了造价经济、防撞性能好的沉井基础;钢桁梁2个节间内的主桁杆件焊接为30m长的稳定桁片单元,... 详细信息

铜陵公铁两用长江大桥主桥为主跨630m的钢桁梁斜拉桥,是目前在建的最大跨度的公铁两用桥。对设计关键技术进行了总结。大桥深水区桥塔基础采用了造价经济、防撞性能好的沉井基础;钢桁梁2个节间内的主桁杆件焊接为30m长的稳定桁片单元,减少了现场杆件的拼接工作量;在受力较大的桥塔根部区段和压重区段,铁路桥面采用正交异性钢箱桥面,这种设计可减小弦杆的尺寸,并为压重提供了空间;在铁路斜拉桥中采用了钢绞线斜拉索,对斜拉索的抗疲劳性能等进行了试验研究;研制了新型的阻尼装置,可满足不同工况下的使用要求。

关键词：公铁两用桥斜拉桥钢桁梁桁片结构铁路钢箱桥面钢绞线索阻尼器桥梁设计

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大跨度钢桁斜拉桥施工控制关键技术研究

大跨度钢桁斜拉桥施工控制关键技术研究

作者：董春光华南理工大学

学位级别：硕士

近些年来随着板桁梁桥和斜拉桥的发展，一种新型的桥梁形式—板桁斜拉桥应运而生。它继承了板桁梁桥与斜拉桥的共同优点，有着较好的适用性能，尤其在大跨度桥梁方面，有着较高的竞争价值，这也是国内外大跨度板桁梁斜拉桥得以快速发展... 详细信息

近些年来随着板桁梁桥和斜拉桥的发展，一种新型的桥梁形式—板桁斜拉桥应运而生。它继承了板桁梁桥与斜拉桥的共同优点，有着较好的适用性能，尤其在大跨度桥梁方面，有着较高的竞争价值，这也是国内外大跨度板桁梁斜拉桥得以快速发展的重要原因。为保证这种大跨度桥梁建设的安全性，施工监控是必不可少的一个重要环节。本文以在建铜陵公铁两用长江大桥为工程背景，针对该施工监控中的索力控制等关键技术进行了研究，主要内容如下：（1）有限元模型的建立。依托铜陵公铁两用长江大桥的工程背景，在广泛吸收前人研究成果的基础上，进一步探讨了在大跨度板桁斜拉桥模型建立过程中的关键问题，包括桥面系的模拟、索塔的模拟、索的模拟、边界条件的模拟等。 (2)有限元模型数据对比分析。用Midas2011和TDV2008有限元软件建立了该桥的有限元模型，并与设计单位3Dbridge模型进行了数据对比分析，结果表明TDV和3Dbridge在该桥的有限元计算方面较Midas准确;（3）钢绞线索索力均匀性控制技术。基于等值张拉法原理，得出铜陵桥钢绞线索索力均匀性控制方案，实现了钢绞线索均匀性的控制目标，证明了智能张拉系统的实用性和可靠性;（4）钢绞线索索力大小控制技术。在对比分析了铜陵桥所采用的各种索力测试方法优缺点的基础上，通过实测数据和精确的计算分析，得出振动频率法在该桥索力测试中占有较大优势的结论。

关键词：板桁斜拉桥有限元钢绞线索均匀性控制大小控制

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斜拉索施工及索力控制技术研究

斜拉索施工及索力控制技术研究

作者：孙长军西南交通大学

学位级别：硕士

斜拉桥作为由索塔、主梁、斜拉索三大受力构件组成的组合受力结构,其斜拉索起到实现主梁和索塔间荷载传递并将结构联结成结构整体的重要作用。斜拉桥的主要特点是：结构体系确定后,结构的恒载内力和线形完全由斜拉索索力决定。因此,斜... 详细信息

斜拉桥作为由索塔、主梁、斜拉索三大受力构件组成的组合受力结构,其斜拉索起到实现主梁和索塔间荷载传递并将结构联结成结构整体的重要作用。斜拉桥的主要特点是：结构体系确定后,结构的恒载内力和线形完全由斜拉索索力决定。因此,斜拉索的高质量施工对于斜拉桥至关重要。由于斜拉桥属于高次超静定结构,且其施工一般采用分阶段施工方法,该过程属于典型的时变过程,为达到使实际成桥状态逼近设计目标状态的目的,必须对其进行施工控制。斜拉索张拉施工是斜拉桥建设和施工控制最为重要的核心内容。在斜拉索张拉结构施工过程中,必须发展先进可靠的施工技术和方法,通过对于斜拉索张拉过程的科学控制,确保施工过程高质量、高效率推进,确保斜拉桥的实际成桥状态逼近设计目标状态。本文以广泛采用的平行钢丝拉索和平行钢绞线拉索为研究对象,对于斜拉索的施工工艺和索力测量控制方法进行研究和探讨。论文主要研究内容如下：（1）分别研究了斜拉索的历史沿革、发展现状以及索力控制在斜拉索施工中的重要作用。（2）分析了国内斜拉索常用的结构形式以及相应的施工方法,并通过对目前常用的两种斜拉索结构的研究,探讨适用于不同工程实际的施工工艺。（3）通过对两种斜拉索结构索力施加方法的研究分析,探讨在不同条件下索力控制中的最佳施工工艺。（4）通过对斜拉索索力检测方法的探讨,分别研究分析了：压力表测定法、压应力传感器法、振动频率法和磁通量法的基本原理。对传感器在索力检测中的应用进行了叙述;并对比分析了各种索力测量方法的适用范围和优缺点;作为一种新的索力测试方法,磁通量传感器在已有的索力监控测试中取得了较好的效果,并且可以对索力进行长期的监控。（5）通过对实际工程应用的分析,探讨在实际工程中遇到的问题,并提出相应的解决方案。

关键词：斜拉索平行钢丝索钢绞线索施工工艺施工控制索力测量

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奥地利多瑙河四桥

世界桥梁 2019年第6期47卷 94-94页

作者：张妮(编译) 不详

多瑙河四桥(Fourth Danube River Bridge,见图1)位于奥地利林茨市,是一座悬索桥,全长305m,桥面净宽22.5m。该桥没有桥塔,主缆锚固在河谷两岸的岩石峭壁中,桥面两端接穿山隧道,整个桥像浮在水面上。2条主缆各长500m,重85 t,由12股封闭式... 详细信息

多瑙河四桥(Fourth Danube River Bridge,见图1)位于奥地利林茨市,是一座悬索桥,全长305m,桥面净宽22.5m。该桥没有桥塔,主缆锚固在河谷两岸的岩石峭壁中,桥面两端接穿山隧道,整个桥像浮在水面上。2条主缆各长500m,重85 t,由12股封闭式钢绞线组成,每股直径144mm。与传统的圆形主缆截面不同,该桥主缆采用矩形截面,截面尺寸为1.9m×0.4m。全桥共40根吊索,吊索同样采用封闭式钢绞线索,直径95mm,长2~24m,间距14.5m。

关键词：桥面净宽主缆悬索桥钢绞线索多瑙河吊索桥塔河谷两岸

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朝天门大桥关键临时结构的施工与监控

钢结构 2010年第3期25卷 72-76页

作者：荀东亮武向东邓吉海汪存书王天广中交第二航务工程局有限公司技术中心武汉430071 长大桥梁建设施工技术交通行业重点实验室武汉430071 武汉二航路桥特种工程有限责任公司武汉430070 中交二航局第二工程有限公司重庆400042

重庆朝天门大桥为世界最大的公轨两用钢桁架拱桥,主桁拱采用平衡悬臂拼装法施工,施工阶段中最大悬臂长度276m。为解决大悬臂施工难题,朝天门大桥建设采用新颖的带铰斜拉扣挂系统和临时系杆。通过对斜拉扣挂系统、临时系杆的施工及监控,... 详细信息

重庆朝天门大桥为世界最大的公轨两用钢桁架拱桥,主桁拱采用平衡悬臂拼装法施工,施工阶段中最大悬臂长度276m。为解决大悬臂施工难题,朝天门大桥建设采用新颖的带铰斜拉扣挂系统和临时系杆。通过对斜拉扣挂系统、临时系杆的施工及监控,并对索力、应力、位移进行动态监测,结果表明:主桁拱、斜拉扣挂系统和临时系杆线型和应力均处于安全受控状态。朝天门大桥已于2009年4月底建成通车,对大跨度临时结构的施工与监控具有借鉴意义。

关键词：朝天门大桥带铰斜拉扣挂系统钢绞线索施工监控

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新型自锚式悬索桥上部索结构施工技术

石家庄铁路职业技术学院学报 2008年第2期7卷 27-30页

作者：王能宇中铁十一局集团建筑安装工程公司湖北襄樊441057

浙江海盐塘桥工程为一新型的自锚式悬索桥结构。该桥主梁不设纵向预应力钢束,塔顶不设鞍座,主缆、吊杆为钢绞线索,主缆梁端锚固,塔顶张拉。结合海盐塘桥工程的施工控制分析,介绍自锚式悬索桥上部索结构主缆、吊杆的施工工艺和索力控制技... 详细信息

浙江海盐塘桥工程为一新型的自锚式悬索桥结构。该桥主梁不设纵向预应力钢束,塔顶不设鞍座,主缆、吊杆为钢绞线索,主缆梁端锚固,塔顶张拉。结合海盐塘桥工程的施工控制分析,介绍自锚式悬索桥上部索结构主缆、吊杆的施工工艺和索力控制技术,为同类桥梁的设计和施工提供了参考意义。

关键词：自锚式悬索桥钢绞线索张拉施工技术