【技术实现步骤摘要】
一种火灾后桥梁缆索结构疲劳寿命分析评估方法及系统
[0001]本专利技术属于桥梁工程领域,尤其涉及一种火灾后桥梁拉索疲劳寿命的分析评估方法。
技术介绍
[0002]为实现大跨径、超大跨径的工程要求,缆索结构体系在桥梁建设中运用越来越广泛。与混凝土材料相比,缆索结构的母材——钢材比热容小、导热系数大的特点使之易受火灾高温威胁。随着能源运输需求的增大,以及电车的普及,桥梁发生火灾的风险增大,桥上发生火灾后,火源附近的缆索结构受到高温影响而产生材料损伤,影响结构安全,故有必要开展对火灾后拉索疲劳寿命的研究工作。
[0003]目前已有学者对拉索在火灾下的力学性能进行了试验与模拟研究,但侧重于关注拉索在特定高温后的抗力,认为拉索处于均匀的热环境当中,这样的设置对于大直径索体(20cm以上)在火灾发生时的实际非均匀温度场环境不符,造成对拉索火灾后力学性能的分析结果存在较大偏差;另一方面,此前的有限元分析方法将拉索作为均质圆柱体来进行处理,但截面由平行钢丝组成而存在空隙,全截面整体考虑不能反映拉索截面的真实剩余抗力,使拉索高温后力 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种火灾后桥梁缆索结构疲劳寿命分析评估方法,其特征在于,包括:步骤1、对火灾发生后火场环境进行模拟重构得到拉索所处的真实热环境,将其作为热边界条件对拉索截面进行有限元热分析,确定截面上每根钢丝的具体温度;步骤2、根据拉伸疲劳实验,获得经过火灾高温后钢丝的剩余抗拉强度与疲劳强度;步骤3、根据桥梁运维系统获取拉索轴力时程数据,根据最大应力值与钢丝剩余抗拉强度判断是否有钢丝断裂,并重新计算截面形心,根据钢丝剩余疲劳强度及等效应力幅计算钢丝疲劳损伤的循环次数,当拉索钢丝断裂率达到规范限定值时,认为拉索疲劳破坏。2.根据权利要求1所述的一种火灾后桥梁缆索结构疲劳寿命分析评估方法,其特征在于,步骤3具体如下:S301:根据缆索轴力时程数据F0(t),计算得到火灾后钢丝i的应力S
i
(t),求得其最大应力值S
i,max
(t);S302:对比钢丝i的拉伸强度ST
i
和最大应力值S
i,max
(t),判断钢丝i是否断裂;S303:当有l根钢丝断裂时,计算钢丝群的形心坐标(x
o
,y0);S304:根据钢丝断裂后的轴力时程数据F1(t),计算钢丝群截面的附加弯矩系数γ
x0
和γ
y0
,得到每根钢丝的等效疲劳应力幅及其循环次数计算每根钢丝的疲劳损伤S305:当有m根钢丝疲劳损伤达到临界值Δ而发生断裂时,重新计算钢丝群的形心坐标(x1,y1)、计算钢丝群截面的附加弯矩系数γ
x1
和γ
y1
,根据钢丝疲劳失效后的轴力时程数据F2(t)计算每根钢丝i的修正等效疲劳应力幅及其循环次数m>l;S306:重复上述步骤后,计算缆索钢丝断裂率达到GB/T 18365
‑
2018斜拉桥用热挤聚乙烯高强钢丝拉索规范限定值时的循环次数N,即为桥梁缆索结构的疲劳寿命。3.根据权利要求2所述的一种火灾后桥梁缆索结构疲劳寿命分析评估方法,其特征在于,步骤303中:根据下述公式,计算钢丝群的形心坐标(x
o
,y0):):其中,n为钢丝群的钢丝总数;A
i
为第i根钢丝的截面积。4.根据权利要求2所述的一种火灾后桥梁缆索结构疲劳寿命分析评估方法,其特征在于,步骤S304中,根据下述公式,计算钢丝群截面的附加弯矩系数γ
x0
(t)和γ
y0
(t):(t):M
x0
(t)=F0(t)
×
x0,M
y0
(t)=F0(t)
×
y0。5.根据权利要求2所述的一种火灾后桥梁缆索结构疲劳寿命分析评估方法,其特征在于,步骤S304中,每根钢丝的疲劳损伤通过以下流程计算得到:
A、根据下述公式,计算钢丝i的应力时程S
i
(t):B、采用雨流计数法,对钢丝i的应力时程S
i
(t)进行处理,得到应力幅谱计算钢丝i的等效疲劳应力幅及其循环次...
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