铁路悬索桥钢丝绳吊索应力数值分析及疲劳评估

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1、爹！，硕士学位论文＿ＭＡＳＴＥＲＤＩＳＳＥ—＿论文题目：铁路悬索桥钢丝绳吊索Ｅ＾＊：公开．国内图书分类号：Ｕ４４８２５密级国际图书分类号：西南交通大学研宄生学位论文铁路悬索桥钢丝绳吊索应力数值分析及疲劳评估年级二零一二级姓名官快申请学位级别工学硕士专业桥梁与險道工程指导老师沈锐利教授二零一五年五月ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：Ｕ４４８．２５Ｕ．Ｄ．Ｃ：ＩＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｇｙＭａｓｔｅｒＤｅ

2、ｇｒｅｅＴｈｅｓｉｓＮＵＭＥＲＩＣＡＬＳＴＲＥＳＳＡＮＡＬＹＳＩＳＡＮＤＦＡＴＩＧＵＥＡＳＳＥＳＳＭＥＮＴＯＦＷＩＲＥＲＯＰＥＨＡＮＧＥＲＯＦＲＡＩＬＷＡＹＳＵＳＰＥＮＳＩＯＮＢＲＩＤＧＥＧｒａｄｅ：２０１２Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＧｕａｎＫｕａｉＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅＡｐｐｌｉｅｄｆｏｒ：ＭａｓｔｅｒＳｐｅｃｉａｌｉｔｙ：ＢｒｉｄｇｅａｎｄＴｕｎｎｅｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＲｕｉｌｉＳｈｅｎＭａ２０１５ｙ，西

3、南交通大学学位论文版权使用授权书、本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并。向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．□，在年解密后适用本授权书保密；２．不保密ａ／使用本授权书。“’’（请在以上方框内打＞／）学位论文作者签名ｉ：ｆ味指导老师签名名心ｆＪ？曰期：曰期：ｘＴ了西南交通大学硕士学位论

4、文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：１．研宄了钢丝绳内部钢丝作用机理，根据已有钢丝绳内力计算理论进行推广，使复杂截面钢丝绳内部钢丝应力分析能够取得较为精确的结果；２．建立了各类钢丝绳数学模型以及有限元模型，进行了钢丝绳内部钢丝轴线数学方程的推导，建立了相应钢丝绳轴线参数公式，该公式适用于建立各种形式钢丝绳的几何空间模型，理论上使得建立各种形式的钢丝绳有限元模型成为可能；３．根据理论计算公式验算吊索疲劳强度，根据我国铁路桥梁疲劳检算设计规范和标准得出相应的疲劳荷载，并且通过应力分析

5、的方式来验算钢丝绳的疲劳性能，而非通过经验公式和试验的方法进行疲劳分析。：所呈交的学位论文本人郑重声明，是在导师指导下独立进行研宄工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。一切法律责任将由本人承担本人完全了解违反上述声明所引起的。学位论文作者签名：※产、曰期：＞ＺＩ．ＪＴ西南交通大学硕士研究生学位论文第Ｉ页摘要悬索桥是大跨度桥梁的桥型之一而悬索桥吊索作为主要传力构件经受周

6、，，容易围环境、温度的影响而发生性能的改变，悬索桥吊索在使用阶段承受汽车以及风等动荷载作用，，容易产生疲劳问题然而国内对于悬索桥吊索钢丝绳内部钢丝应力和疲劳相关理论分析较少。论文主要针对上述问题对以下内容进行了探讨：１．钢丝绳内部钢丝应力分析根据对６／／＾＞总结的相关钢丝绳内部钢丝受力基本原理，推导了简单构造钢丝绳内部钢丝应力计算公式并编制程序一，并进步将简单构造钢丝绳内部钢丝应力的计算理论扩展到多层多股钢丝绳内部钢丝应力计算中，使各种构造钢丝绳内部钢丝应力有较为精确的定量分析。２．建立钢丝绳空间几何模型以

7、及有限元模型得到了钢丝绳在直立和弯曲状态时各根钢丝中心轴线数学方程，根据相应几何关系建立了钢丝绳几何空间模型以及有限元模型，并讨论了钢丝绳有限元模型分析时需要注意的问题，此外根据简单构造钢丝绳有限元模型对理论计算值进行了验证。３．根据理论计算公式验算吊索疲劳强度根据我国铁路桥梁疲劳检算的设计规范和标准得出相应的疲劳荷载布载方式，运用桥梁结构非线性分析系统５见＾５计算得出各吊索相应荷载值。结合吊索疲劳荷载值，利用理论推导公式对钢丝绳内部钢丝各处疲劳最不利点进行了疲劳验算，根据相关理论获得了钢丝抗疲劳强度并验算

8、了钢丝绳吊索的疲劳强度。研宄得出：各种构造的钢丝绳能够使用本文推导的公式进行钢丝绳内部钢丝的应力计算，能取得较好的应力分析结果。计算分析发现钢丝绳在经受弯矩作用时内部中心钢丝受力最