桥梁缆索特殊断口失效机理分析.pdf

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1、左海宏等：桥梁缆索特殊断口失效机理分析33圈桥梁缆索特殊断口失效机理分析左海宏，田飞龙(同济大学桥梁系．上海200092)【摘要】为延长桥梁缆索的使用寿命，必须确定其失效机理。通过调研国内外大量的桥检资料，将现场取回的桥梁缆索钢丝做断口电镜扫描(SEM)后，对缆索钢丝断口的两种特殊类型(阶梯状断口和杯口状断口)进行了失效机理分析。结果表明，阶梯状断口主要是由于腐蚀疲劳所致；在钢丝无明显锈蚀，当外界荷载超过钢丝的极限承载力时出现塑性破坏是导致杯口状断口的主要原因。【关键词】桥梁缆索；阶梯状断口；杯口状断口；失效机理

2、；腐蚀疲劳【中图分类号】U443．38【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2012)05—0033—03FRACTUREFAⅡUREMODESANALYSISoFBRⅡ)GECABLESZUOHai—hong，TIANFei·long(DepartmentofBridgeEngi．，Ton@Univ．，Shanghai200092，China)Abstract：Tolengthentheservicelifeofbridgecables，itsfailuremodesmustbeascertained

3、．Ac·cordingtoinvestigationofbridge—testingdatafromhomeandabroad，andfractureanalysisofsteelwiresofbridgecables~tchedfromtestinggroundusingelectronmicroscopescanning，twospecialfracture(cascadefracture＆cupandcone-shapedfracture)failuremodesofsteelwiresofbridgeca

4、bleshavebeenanalyzed．Theresultsshowthatcascadefracturemainlyarisesfromcorrosionfatigue；themainrea-sonthatleadstocupandcone—shapedfractureisplasticfailurewhichiscausedwhensteelwirecorrosionisnotseriousandexternalloadexceedsultimateloadcarryingcapacityofsteelwi

5、re．Keywords：bridgecables；cascadefracture；cupandcone—shapedfracture；failuremodes；COITO—sionfatigue桥梁缆索是大跨度桥梁的重要组成部分，被广泛均已实施换索，上海新五桥因拉索病害而坍塌，四川云应用于悬索桥、斜拉桥以及吊杆拱桥中。由于缆索结阳桥则由于缆索病害被拆除。山西太原漪汾桥建成构十分纤细，成为整个结构体系中对损伤最为敏感的12年后吊杆全部更换；四川宜宾南门大桥因短吊杆断构件，尤其是锈蚀、疲劳等损伤造成缆索耐久度大幅降裂

6、而导致局部桥面倒塌；重庆綦江彩虹桥因吊杆断裂低，导致了缆索实际寿命一般不超过30年，远低于桥而损毁。以上严峻事例充分显示了缆索病害的普遍性梁上的其他构件。和其对国家财产和人民生命安全的危害性。缆索的病害很早就引起人们的关注。如1967年为了克服缆索病害，延长其使用寿命，首先必须确美国俄亥俄州的Sliver桥因吊杆失效垮塌，死亡46定钢丝的失效原因，即通过对失效钢丝断口进行研究，人⋯；Pasco．Kennewick桥，建成仅3—5年，全部换探寻其失效机理。根据国内外检测资料调研，缆索钢索；德国KohibrandEs

7、tuaRy桥，建成3年后换索，耗丝断口分为四种类型：(a)尖锥状断口；(b)脆性断口；资6000万美元，为原总造价的4倍；委内瑞拉Mara-(c)阶梯状断口；(d)杯口状断口。前两种断口较为常caibo桥，使用16年后全部换索，耗资5000万美元。规，后两种断口(见图1)较为特殊且目前研究较少，以根据国内统计-6，自1975年以来已建的100余座斜下就后两种断口的失效机理综合利用材料力学和断拉桥，广州海印桥、济南黄河桥、红水河铁路桥、犍为岷裂力学相关理论进行分析。江桥、重庆石门桥、柳州壶西桥、上海恒丰路立交桥、广

8、1阶梯状断口州九江桥、云南三达地桥、南昌八一桥、柳州白沙桥等1．1断口特征[基金项目]国家自然科学基金面上资助项目51008224左海宏等：桥梁缆索特殊断口失效机理分析35裂主要是由于腐蚀疲劳所致。2杯口状断口参考文献2．1断口特征(1)断口呈现明显的杯口状。[1]BRPbares，DDRolander，BAGmybeal，GAWasber．Studyingthereli