【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁吊杆安全状态监测与评估领域，特别涉及一种疲劳荷载作用下拱桥吊杆疲劳寿命预测方法。
技术介绍
1、吊杆作为拱桥关键受力构件，其安全性至关重要。但随着服役时间增大，拱桥吊杆不断承受疲劳荷载作用，极易出现提前断裂现象，进而威胁桥梁结构安全性，因此，对吊杆的疲劳寿命预测至关重要。
2、目前，对吊杆疲劳寿命预测多采取断裂力学和数值模拟的方法。
3、例如，申请号为cn202211674240.0的中国专利技术专利申请提出的一种腐蚀智能钢丝疲劳寿命预测方法及系统，该方法基于basquin方程构建智能钢丝疲劳寿命的多参数weibull累计分布函数模型，基于所构建的模型得到腐蚀智能钢丝疲劳寿命累计分布函数，进而得到智能钢丝疲劳寿命，将该钢丝用于吊杆内即可预测吊杆疲劳寿命。但断裂力学和数值模拟的方法预测疲劳寿命过程复杂，不利于简易计算与推广。
4、再如，申请号为cn202210182459.2的中国专利技术专利申请提出的一种吊索疲劳寿命预测方法、装置、电子设备及存储介质，根据所述钢丝质量损失率、不同的吊杆应力幅对应的循环次数，确定疲劳累计损伤度，进而预测吊杆疲劳寿命。但该方法吊索钢丝锈蚀的质量损失率拟合公式过于复杂，且所需装置较多，不利于节约成本。综上，上述计算过于复杂，故以应力寿命方法进行疲劳分析的s-n曲线因其计算较为简便而得到广泛应用。但目前所形成的s-n曲线应力多采用的为名义应力，名义应力无法将损伤状态下产生的应力集中考虑在内。一旦吊杆发生损伤，名义应力下s-n曲线精度将大打折扣。>
5、而申请号为cn202110847316.4的中国专利技术专利提出的一种锈蚀吊杆应力集中系数的计算方法，计算的损伤尺寸与应力集中系数间的关系，但未建立含有应力集中系数的热点应力s-n曲线，未考虑吊杆疲劳寿命。
6、因此，提出一种考虑损伤状态下产生的应力集中，且快速、准确、适用性强的疲劳荷载作用下拱桥吊杆疲劳寿命预测方法十分必要。
技术实现思路
1、鉴于以上内容，有必要提供一种疲劳荷载作用下拱桥吊杆疲劳寿命预测方法，以快速、准确的计算拱桥吊杆疲劳寿命，且适用性强；具体来说，该方法考虑吊杆损伤状态下应力集中问题，引入吊杆损伤状态下应力集中系数，建立热点应力s-n曲线，并基于热点应力s-n曲线形成疲劳寿命预测算法，预测吊杆寿命，计算吊杆损伤度，实现了对吊杆安全性进行快速、准确的评估，进而及时更换或养护危险吊杆，保证桥梁安全。
2、为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种疲劳荷载作用下拱桥吊杆疲劳寿命预测方法，包括如下步骤：
4、s1：建立带损伤的吊杆有限元疲劳模型，并通过疲劳试验验证模型建立的正确性，得到验证无误的有限元疲劳模型；
5、s2：在步骤s1所得的有限元疲劳模型中，通过改变损伤尺寸以及施加的疲劳荷载，计算损伤位置处的热点应力幅以及其对应的疲劳寿命；根据模型的数据结果，建立带有应力集中系数的s-n曲线；
6、s3：计算拱桥吊杆实际承受的应力幅s，再利用所得的s-n曲线，快速得到吊杆的疲劳寿命n；通过吊杆已知的循环次数计算当前吊杆的损伤度，进而对吊杆安全性进行快速、准确的评估，实现对吊杆疲劳寿命的预测。
7、进一步地，在步骤s2中，带有应力集中系数的s-n曲线的建立，是通过模型的若干组数据结果拟合得到的，其通过如下公式表示：
8、lgn＝a+blg(k·s)
9、式中，n为疲劳寿命，s为应力幅，k为应力集中系数，a和b为常数系数，由若干组数据结构拟合确定。
10、进一步地，在步骤s3中，当前吊杆的损伤度的计算公式为：
11、
12、式中，d为损伤度，n为循环次数。
13、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
14、1、本专利技术公开了一种疲劳荷载作用下拱桥吊杆疲劳寿命预测方法，该方法考虑吊杆损伤状态下应力集中问题，并引入吊杆损伤状态下的应力集中系数，以此为基础建立得到吊杆的热点应力s-n曲线，基于所得的热点应力s-n曲线，预测吊杆的疲劳寿命，从而计算吊杆的损伤度，实现了对吊杆安全性进行快速、准确的评估，进而及时更换或养护危险吊杆，保证桥梁安全。
15、2、本专利技术公开的一种疲劳荷载作用下拱桥吊杆疲劳寿命预测方法，通过所建立的s-n曲线，使得后续计算或评估吊杆的疲劳寿命时仅需考虑疲劳应力幅以及应力集中系数便可快速准确得到吊杆疲劳寿命，简单快捷。
16、3、本专利技术可以快速、准确的计算拱桥吊杆疲劳寿命，结构计算简单，操作便利，适用性强，具有很高的推广价值。
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1.一种疲劳荷载作用下拱桥吊杆疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种疲劳荷载作用下拱桥吊杆疲劳寿命预测方法，其特征在于，在步骤S2中，带有应力集中系数的S-N曲线的建立，是通过模型的若干组数据结果拟合得到的，其通过如下公式表示：
3.如权利要求1所述的一种疲劳荷载作用下拱桥吊杆疲劳寿命预测方法，其特征在于，在步骤S3中，当前吊杆的损伤度的计算公式为：
【技术特征摘要】
1.一种疲劳荷载作用下拱桥吊杆疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种疲劳荷载作用下拱桥吊杆疲劳寿命预测方法，其特征在于，在步骤s2中，带有应力集中系数的s-n曲...
【专利技术属性】
技术研发人员：王华，谭国金，张子墨，张云，王龙林，
申请(专利权)人：广西交科集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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