不同設(shè)計參數(shù)對下承式拱橋吊桿疲勞性能的影響

(重慶萬橋交通科技發(fā)展有限公司， 重慶 401336)

不同設(shè)計參數(shù)對下承式拱橋吊桿疲勞性能的影響

龔 蘭

(重慶萬橋交通科技發(fā)展有限公司， 重慶 401336)

在本文中，將拱橋吊桿設(shè)計參數(shù)作為切入點，主要包括吊桿的間距和吊桿截面積等，從不同的角度對影響吊桿疲勞性能的因素進(jìn)行全面、深入的分析和研究。在進(jìn)行數(shù)值計算的時候，需要對通用有限元計算軟件進(jìn)行充分的應(yīng)用。

設(shè)計參數(shù)；疲勞性能；影響；吊桿

1 吊桿間距對吊桿疲勞性能的影響

當(dāng)?shù)鯒U間距有著一定程度增大時，一方面，對于能夠使吊桿所承受的恒載有一定程度的加大，另一方面，對活載作用之下的吊桿中的內(nèi)力進(jìn)行相應(yīng)的增加。與此同時，其增大有著相應(yīng)的影響，主要是會使得系梁和拱助產(chǎn)生受力不均的問題，導(dǎo)致拱肋彎矩有一定程度的增加。從靜力的角度來說，對于吊桿的受力來說，當(dāng)對吊桿的間距進(jìn)行相應(yīng)的增大的時候?qū)ζ涫欠浅２焕?，不過，從吊桿的疲勞性能的角度來講，它的影響到底是怎么樣的呢。對吊桿的布置進(jìn)行相應(yīng)的更改與實際是不相符合的。在此情況下，進(jìn)行數(shù)值的計算的過程中，對有限元分析軟件MIDAS/CIVIL進(jìn)行充分的應(yīng)用【2】。

當(dāng)對相關(guān)的對比模型進(jìn)行相應(yīng)的建立的過程中，將公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為重要的依據(jù)和參照，實現(xiàn)荷載組合的目標(biāo)，在所規(guī)定的時間中，同時對全橋的所有車道進(jìn)行一定的加載，在最大的交通流量之下，有著相應(yīng)的移動荷載，并且種荷載對于吊桿應(yīng)力幅有著相應(yīng)的影響，需要對此影響進(jìn)行相應(yīng)的模擬。從1好邊吊桿到支點的距離是6米，對吊桿間距進(jìn)行相應(yīng)的選取，分別是4米、6米、8米和10米，從而對其進(jìn)行有效的比對和觀察等。同時，對相應(yīng)的考察對象進(jìn)行相應(yīng)的確定，具體就是還是從1號到10號的典型吊桿的應(yīng)力進(jìn)行相應(yīng)的選擇和應(yīng)用，將間距是6米的時候的應(yīng)力作為基數(shù)，一個一個進(jìn)行對比分析。

在對其進(jìn)行了全面的分析和研究之后，從中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對吊桿間距進(jìn)行相應(yīng)的改變的時候，相較于吊桿來說，次邊吊桿所受到的影響是比較大的。同時，在對吊桿間距進(jìn)行相應(yīng)的減小時候，主要是將相應(yīng)的間距進(jìn)保持在一定的范圍中，基本上是在4米左右，在一定程度上對次邊吊桿的應(yīng)力進(jìn)行了有效的改進(jìn)和完善。這體現(xiàn)和闡述了就是當(dāng)邊吊桿距離拱腳的距離不發(fā)生相應(yīng)的變化的條件之下，對吊桿間距進(jìn)行相應(yīng)的改變，使其在一定程度上得到相應(yīng)的減小，對改善次邊吊桿應(yīng)力狀況是非常有效的。相反的，當(dāng)對應(yīng)力進(jìn)行相應(yīng)的增減或者減小的時候，只能夠?qū)ζ鋺?yīng)力幅進(jìn)行相應(yīng)的增減，對于疲勞性能有著比較大的負(fù)面影響。當(dāng)對吊桿離拱腳的距離進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)定，使其不發(fā)生相應(yīng)的變化的條件之下，無論是對吊桿間距進(jìn)行相應(yīng)的增加或者減小，對于相應(yīng)的跨中吊桿的受力都有比較負(fù)面的影響。從應(yīng)力幅的角度進(jìn)行相應(yīng)的說明和闡述，其有著相應(yīng)的增加，并且增加的程度是存在差異的。對實橋的設(shè)計進(jìn)行了相應(yīng)的分析和說明，6米的吊桿間距的合理性是得到保障的。符合相關(guān)的要求和規(guī)定的吊桿間距有著非常重要的作用，可以對跨中吊桿在汽車活載之下的疲勞性能進(jìn)行有效的改善，使得受力最大的地方的跨中吊桿保持良好的承載環(huán)境，為橋梁的運(yùn)營安全提供重要的保障。

2 吊桿截面積對吊桿疲勞性能的影響

在多種設(shè)計因素在所規(guī)定的條件之下，并且不發(fā)生變化的時候，在一定程度上增加吊桿的截面積，必定會使得吊桿的應(yīng)力及其應(yīng)力幅的變化有一定程度的減小。不過，當(dāng)對吊桿的截面積進(jìn)行相應(yīng)的增加的時候，非常容易使得對于材料的用量得到相應(yīng)的增加，在此基礎(chǔ)上，其自身的重力也會相應(yīng)增加。有兩方面的因素對吊桿的疲勞設(shè)計產(chǎn)生了相應(yīng)的影響，在其受到相應(yīng)的影響的時候究竟會發(fā)生什么樣的變化是需要進(jìn)一步探討的。在本節(jié)中，將會選取另外三種由OVM公司生產(chǎn)的PES-7系列的高強(qiáng)鍍鋅鋼絲吊桿，分別為PES7-55型、PES7-85型、PES7-109型冷鑄錨式吊桿【3】。

型號 鋼絲束公稱截面積 cm2 鋼絲束理論質(zhì)量kg/m 黑色單護(hù)層結(jié)構(gòu)（H）型黑色內(nèi)層彩色外層雙層結(jié)構(gòu)（C）型 破斷力 KN 配用錨具規(guī)格

外徑mm 拉索單位重量kg/m 外徑mm 拉索單位重量kg/m

PES7-55 21.17 16.6 68 17.9 72 18.3 3535 OVMLZM

PES7-73 28.09 22.1 78 23.7 82 24.2 4692 OVMLZM

PES7-85 32.71 25.7 83 27.5 87 28.0 5463 OVMLZM

PES7-109 41.95 32.9 93 35.1 97 35.7 7005 OVMLZM

對其進(jìn)行相應(yīng)的分析和研究，從中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對吊桿的截面積進(jìn)行相應(yīng)的增加的時候，可以在一定程度上對吊桿的應(yīng)力和活載之下的應(yīng)力幅進(jìn)行相應(yīng)的減小。與此同時，當(dāng)1號邊吊桿的面積發(fā)生了相應(yīng)的變化的時候，其產(chǎn)生的影響是最大的，其減小的程度有著一定的提升，有著相應(yīng)的邊吊桿有著最嚴(yán)重的疲勞損傷，對這些邊吊桿的抗疲勞性能進(jìn)行相應(yīng)的研究和分析，從其角度出發(fā)進(jìn)行相應(yīng)的說明，不能小看它的改善的作用。將PES7-55作為起算基數(shù)，PES7-109為除數(shù)來對比應(yīng)力幅減小百分比：2號吊桿為12%；5號吊桿為9%；10號吊桿（跨中吊桿）為7%【4】。將此分析結(jié)果作為重要的依據(jù)和參照進(jìn)行相應(yīng)的說明，相關(guān)的橋梁設(shè)計工作人員需要對系桿拱橋的邊吊桿進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計，當(dāng)開展相應(yīng)的設(shè)計的時候，能夠?qū)﹄p吊桿的布置方式進(jìn)行充分的應(yīng)用。此種設(shè)計方式有著非常重要的作用和功能，能夠在一定程度上對吊桿的協(xié)同受力進(jìn)行相應(yīng)的增加，而且對活載條件之下為吊桿帶來的應(yīng)力幅的變化進(jìn)行了相應(yīng)的減小，這對于邊吊桿的疲勞性能的改進(jìn)和完善是非常有利的。

3 矢跨比對吊桿疲勞性能的影響

在對拱橋進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計的過程中，矢跨比所指的是拱圈的計算矢高與拱橋的計算跨徑之比。在拱橋的設(shè)計中，矢跨比占據(jù)著重要的位置，是其重要的設(shè)計參數(shù)，發(fā)揮著重要的作用和影響，對于主拱圈的內(nèi)力的大小來說，矢跨比的大小對其有著非常重要的作用，與此同時，對于拱橋的構(gòu)造形式和施工方法的選擇來說也有著非常重要的決定作用。尤其是，其大小對于系梁和拱肋的受力也有著非常重要的作用和影響。

對相應(yīng)的矢跨比進(jìn)行選擇和運(yùn)用，主要包括四種，分別是1/3、1/4、1/5、1/6，對有限元計算軟件進(jìn)行充分的應(yīng)用，在不同的矢跨比條件之下，拱橋吊桿的受力情況有著相應(yīng)的差異，需要對其進(jìn)行有效的分析和比對。還是對1到10號的典型吊桿進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)用，對其進(jìn)行有效的比較。這是建立在原有的矢跨比的基礎(chǔ)之上的，對其基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行相應(yīng)的明確，主要是對拱橋吊桿的應(yīng)力幅值進(jìn)行充分的應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上，同其他矢跨比條件之下的車輛荷載所產(chǎn)生的吊桿應(yīng)力幅值進(jìn)行相應(yīng)的比較。

在開展了比較全面的研究和調(diào)查之后，可以從其中的問題和現(xiàn)象中得到相應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，在開展拱橋吊桿的設(shè)計的時候，從吊桿受力的角度來說，當(dāng)拱橋的矢跨比發(fā)生了相應(yīng)的變化的時候，對其的影響并不大。在拱橋的矢跨比不斷的減小的過程中，吊桿的應(yīng)力及其應(yīng)力幅有著一定程度的增加。增大的幅度最為明顯的是1號邊吊桿，除此之外的吊桿的應(yīng)力幅的變化是非常不明顯的。不過，當(dāng)進(jìn)行拱橋吊桿的疲勞設(shè)計的時候，需要對拱肋和主梁的受力進(jìn)行充分的分析和研究，與此同時，需要對局部微調(diào)的方式進(jìn)行充分的應(yīng)用，在一定程度上對邊吊桿的受力進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和完善。

4 結(jié)束語

在對橋梁的疲勞設(shè)計進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和完善的過程中，需要在橋梁健康的實時監(jiān)測方面投入更大的力度。通過對此方式的應(yīng)用，對橋梁中的容易出現(xiàn)相應(yīng)的疲勞損失的構(gòu)件進(jìn)行實時監(jiān)測和控制。對其中存在的問題和不足進(jìn)行及時、有效的發(fā)現(xiàn)，并且對其進(jìn)行相應(yīng)的改善。除此之外，需要對不符合相應(yīng)的規(guī)定和要求的車輛加大打擊的力度，為人們的生命安全和財產(chǎn)安全提供重要的保障，對橋梁的使用時間進(jìn)行相應(yīng)的延長。

[1]徐岳,申成岳. 下承式系桿拱橋結(jié)構(gòu)體系內(nèi)力分布優(yōu)化分析[J]. 公路交通科技,2015,12:67-74+87.

[2]吳文清,余江昱. 系桿拱橋吊桿的破損安全設(shè)計方法研究[J]. 橋梁建設(shè),2016,01:35-39.

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1007-6344（2017）08-0078-01