斜拉索的疲劳抗力

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1、桥梁建设1999年第4期斜拉索的疲劳抗力党志杰(铁道部大桥局桥科院，湖北武汉430034)摘要:系统地论述了影响斜拉索疲劳强度的各种因素、研究斜拉索疲劳强度的试验方法以及提高斜拉索疲劳抗力的途径。关键词:针拉索;疲劳性能;疲劳试验;规范;研究中图分类号:U443.38文献标识码:A文章编号:1003-4722(1999)04-0018-041斜拉索的设计参数确定M=B了EIT斜拉索是斜拉桥的关键承重构件，它直接承受桥面叮二20Ea,(‘，恒、活载。因此，除要求斜拉索静力安全储备大于或等于式中，M为索的次弯矩,MPa;0为索相应转角，弧

2、度;T其它上部结构构件外，又由于它在桥面活载的直接作用为列车活载拉力，kN;E为索的弹性模量，2X105MPa;下工作，要求它具有足够的疲劳抗力和不低于其它上部。，为列车活载时产生索的拉应力，MPa;I为索的抗弯结构构件的疲劳寿命。目前国内外，不管是汽车活载还刚度，mm'，可取平行钢丝扭绞索的外径(不计PE管是铁路活载，均要求在某种荷载强度下，通过200万次厚)计算。加载循环。这相当于每天加载55次，而工作100年。日本在第二千曲川桥预应力混凝土双线铁路斜拉高强度钢材的发展，为斜拉索静力设计提供了充裕桥设计时要求由垂度变化和挠曲产生的

3、次应力不超过的安全度。一般在恒载和基本可变荷载组合下，可用钢丝抗拉强度的10%;风致振动同样也不超过钢丝抗0.45a6作为索的容许应力;如果再加上其它可变荷载的拉强度的1000。计算结果前者最大达4.2写，而后者达组合，索的容许应力可用到。.5a6;而在施工或换索期70o，较短的索超过100o0间，上述容许值可用至0.56a6，即将容许应力提高1.33图1为文献[1〕中所述美国后张法学会斜拉桥委员倍。。、为极限抗拉强度保证值。在我国的斜拉桥设计会给出的斜拉索疲劳设计时的疲劳安全度准则图示。中，此值一般取(0.4^-0.42)a6.斜拉

4、索疲劳设计一般不用活载满值，而是取(0.5-(1)0-6)倍的活载应力幅值。尤其是公路活载，一般实测活璐岛(2)芝载强度仅达设计活载的1300，特殊情况下达370oE'l。铁(3)恻、路活载则大不相同，活载强度和加载频率均接近设计活恤普刃载值。因此对于铁路桥斜拉索的疲劳设计，疲劳强度和侧寿命值应考虑充分裕量。上述索的设计活载，均应计入按影响线加载长度计106算的冲击值。此外，尚应考虑弯曲产生的附加应力，文献寿命/(循环次数)[1」中认为，对于大于21MPa的弯曲附加应力必须计入。这种附加弯曲应力可由斜拉索的垂度变化、梁的挠图1疲

5、劳安全度准则图示注:1.(1)单根构件验收标准。(2)拉索试验标准值;(3)设计限值。曲和风致振动产生。活载下垂度变化及梁挠曲引起的转2.A1为质量保证数(有接头钢筋取17.238MPa,钢绞线和无接角，可以直接算出，而风致振动的振幅可假定为索直径头钢筋取68.95MPa,钢丝取103.43MPa):0:为长度影响，锚的0.5倍，并按第一振型计算出转角。有了转角后可按固应力上升，安全裕量(34.475MPa),下式(1)计算相应次弯矩M和次弯曲应力。[21收稿8期:1999一09一02作者简介:党志杰(1936-)，男，教授级高工，1

6、963年毕业于唐山铁道学院桥隧系桥梁专业。万方数据斜拉索的疲劳抗力党志杰由上述准则分析，以2X106循环加载的寿命基数，x105由单根钢丝的疲劳极限到实桥索组装件的疲劳设计应力幅值，折减将近140MPa。因此完善的设计和制造工E.二艺制造的索的组装件，要求钢丝在上述寿命基数的疲劳~一一一一一一~一一一一~一，、、。cl强度至少为360MPa.芝/邮在文献[1]中列出的钢丝、钢绞线及钢筋设计允许擎一~一~一一~~-~~-一，.疲劳应力幅值及相应寿命见表1。由表1可见，单根钢掣惫丝和钢绞线的试验应力幅要求高于组装件者，而设计取值较组装件试

7、验应力幅还要有相当的裕量。在我国交通‘o.部的斜拉索的行业标准JT/T6-94中，要求拉索组装件的设计应力幅值不大于组装件试验应力幅值的0123451/1.5。此外，钢绞线各项取值较平行钢丝低约200o，这扭绞角度/(’)是由于钢绞线本身制造工艺及构造使其疲劳抗力稍差，图2平行钢丝索扭绞角度与弹性模f的关系[[3]即钢绞线经过一道绞合工艺，丝之间存在接触应力，甚至钢丝本身存在弹性扭转剪切应力。表1摘录的疲劳应力幅值F.12斜拉索的疲劳抗力研究斜拉索主要由三部分组成:由平行钢丝或钢绞线组疲劳应力幅拉索试验拉索组成构索的类型循环次数设计允

8、许值疲劳应力幅件疲劳试验成索体，索体在塔或梁上的锚固构件即锚头和索的防腐MPaMPa应力幅/MPa蚀系统。斜拉索的疲劳抗力与上述三部分直接相关。研钢绞线或无接2火106十110.32213.75头筋，钢筋2X106124