剩余强度广义应力与桥梁钢索的破断——论检测索力不能评定钢索的服役安全性.pdf

《剩余强度广义应力与桥梁钢索的破断——论检测索力不能评定钢索的服役安全性.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、一s一⋯一s◎剩余强度广义应力与桥梁钢索的破断——论检测索力不能评定钢索的服役安全性汤国栋1，廖光明1，严斌2，樊鸿3(1．四川大学建筑与环境学院成都610065；2．MottMacDonald北京100100；3．四川省交通运输厅公路局成都61。041)摘要：由于载荷及环境介质作用的随机性、共同性或耦合性以及协合效应等，桥梁钢索的服役破断是不确定的。导致钢索断裂的是损伤热点的广义应力；控制钢索断裂的是剩余强度。基于疲劳断裂理论、材料失效分析(所谓材料诊断学)、结构完整性科学建立的服役安全性评定准则：为实际的广义应力小于剩余强度。以检测索力计

2、算的名义应力，与桥梁钢索的破断无直接关系；检测索力、设计准则，不能评定钢索的服役安全性。关键词：桥梁钢索；索力检测；安全评定；剩余强度；广义应力0引言近十余年来，对于承受载荷与环境介质共同或耦合作用的桥梁钢索，基于断裂力学及飞机结构理论[1‘2’43研究桥梁钢索的破损安全理论与技术时，认识到目前业界流行的关于短吊杆必先断、索力检测、寿命预测以及以设计准则评定钢索的服役安全性等等，值得商榷。对于钢索的服役安全，国内每年投入巨资，组建了浩大的检测队伍，然而钢索骤断毁桥，却屡见不鲜：川西某桥，基于索力检测为主的安全维护，二十年左右断索毁桥二次；20

3、11年，三个月里国内断索毁桥二起⋯；迄今，断索修复及“疑断拆换”的大桥或特大桥，几近百座。桥梁钢索的服役安全技术和管理问题，远未解决，断索毁桥未能控制。基于此，在已有工作[12’14]的基础上，结合《桥梁全寿命钢索损伤控制及服役安全维护技术》研究，探讨了桥梁钢索的破断机制、特征及其服役安全性评定等。l索力检测与安全评定目前，国内广泛地采用基于检测索力(或应力、应变)，以设计准则评定桥梁钢索的服役安全性。研究和断索实例考查认为，其正确性值得商榷。1．1桥梁钢索的索力为随机系列作用于桥梁上的车辆活载(图1)qj(￡)、其作用位收稿日期：2017一

4、01—18置z。(￡)、结构刚度D。，与服役钢索某一时刻(≠)的活载索力T。(￡)等，示意如图1。由图1不难知道，索力T。(f)的表达式，为T。(￡)一∑F。[qj(￡)，zk(￡)，D。，⋯](1)其中：gj(f)、甄(￡)等载荷状态，为随机的、非确定性的。因此，桥梁钢索的索力为随机系列：随时、随处不尽相同。通常的检测索力，仅为索力系列中的一个(或有限个)样本，不是索力的总体；以一概全不能评定服役钢索的安全性。文献[2]认为：对于随机作用下的寿命分析，为非确定性的统计量。通常，应力或应变10％的测量误差．将使寿命分析产生减半或加倍的出入。。

5、：。也么l：么二。么互么尘。二==二兰i一一一一～一一一曩_i—ii⋯⋯一一“图1活载系列与斜缆索力示意桥梁钢索的索力检测、寿命预测，在安全维护中的意义何在?能控制钢索的服役安全性吗?能确定钢索何时、何处破断吗?1．2检测索力及其名义应力与钢索的破断无直接关系当检测的钢索内力为T(图2)，其净面积为A时，则横截面上的名义应力，为盯。一T／A—const(2)常据此(石。)与钢索的设计标准强度相比较，即以№．12017上冯么丞钰25◎s一⋯一一设计准则评定服役钢索的安全性。对此，图2所示孔雀河大桥等，所有的断索实例，提出了尖锐的置疑。‘}r‘i

6、ilk4图2孔雀河大桥吊杆钢丝的不同破断在图2的破断钢索中，每一根钢丝，钢丝中任何一点的破断(应力、强度、寿命及断口形态等)多不相同，差异如此明白、悬殊[13l。在相同的名义应力d。的作用下，怎么产生了如此不同的断裂?钢索中哪一点的断裂，是因的名义应力D。超过了材料强度(a。)而断裂的?可见，以检测索力计算的、均匀分布的名义应力，与钢索的破断没有直接关系11．3索力不是最大钢索仍然可能破断宜宾小南门大桥、新疆孑L雀河大桥、福建公馆大桥等，钢索破断，多发生于清晨前后，不是行车高峰、索力最大的时段。其破断显然不是索力或其名义应力所导致的。江汉三桥

7、系杆的破断(图3)，大家的共识也非索力异常增大所致；须知，钢索至少有2．5倍的安全储备。钢索只有锈斑，没有明显锈坑削弱截面，将其视为锈蚀破断，似也缺乏说服力。图3武汉市汉江三桥系杆钢索受污水浸蚀仅3年就脆断2桥梁钢索承受的作用及其行为桥梁钢索的破断，除了与其材料、构造等相关外，26上踢么咯N“2017与承受的作用及其特征亦相关联。2．1桥梁钢索承受的作用桥梁钢索承受的主要作用，包括人们熟知的：恒载的静力作用、活载的波动疲劳作用；同时还须关注到，环境介质与载荷间的共同作用。2．2作用的特征桥梁钢索承受着载荷与环境介质的同时作用，其特征如次。作用

8、的随机性，桥梁钢索承受活载作用的大小、排序及频率，环境介质的性质、强度等均是随机的、随时随处不一样的，强烈地干预着钢索的损伤断裂；导致其破断的非确定性[1“，如图1