服役环境下拉索破损安全可靠度评估方法研究

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1、分类号U447单位代码10618密级公开学号2150970009专业硕士学位论文服役环境下拉索破损安全可靠度评估方法研究研究生姓名：代乾冰克导师姓名及职称：姚国文教授申请专业学位类别工程硕士学位授予单位重庆交通大学论文提交日期2018年6月11日专业领域名称建筑与土木工程论文答辩日期2018年6月3日2018年6月11日StudyonReliabilityEvaluationMethodoftheDamagedCableinServiceEnvironmentADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandid

2、ate：DaiQianbingkeSupervisor：Prof.YaoGuowenChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China重庆交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。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作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日重庆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

3、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。本人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务（包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等），同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日…………………………………………………………………………………………本人同意将本

4、学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂志社CNKI系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要斜拉桥的服役环境复杂,长期承受交变荷载（营运荷载及风荷载等）并暴露于自然环境中，特别是在重酸雨区、大气严重污染区、水污染严重区、海洋性气候紫外线辐射强区域等腐蚀环境中，极易遭受环境腐蚀。拉索结构长期在出现破损的情况下继续运营，导致索体内钢丝或钢绞线锈蚀、断裂等病害，使其过早的失去使用功能，不得不进行更换。因此对破损后的拉索进行安全可靠度评估尤为重要。本文依

5、托国家自然科学基金项目《交变荷载与侵蚀环境耦合作用下斜拉索腐蚀疲劳损伤机理与寿命预测模型研究》（No.51478071）及重庆市基础与前沿研究计划重点项目《服役环境条件下拉索腐蚀疲劳损伤机理及破损安全可靠度评估方法研究》（No.cstc2015jcyjBX0022）开展服役环境下拉索破损安全可靠度评估方法研究。主要研究工作与结论如下：（1）研究了交变应力与盐雾环境耦合作用下钢丝锈蚀损伤演化机理。开展了两批次4根×5组镀锌钢丝在24小时、120小时、240小时、480小时、840小时盐雾环境与交变荷载耦合作用下的人工加速试验，对腐蚀钢丝进行失重测量，然后进

6、行单向拉伸试验测试强度、伸长量等力学性能参数，结果表明：镀锌高强钢丝的抗拉强度、断后伸长率随试验时间的增加呈现衰退的趋势，且与失重量的多少呈正相关；得到了不同腐蚀等级的高强钢丝的抗力降低系数；结论：镀锌平行钢丝的腐蚀疲劳是一个腐蚀因子由破损处进入腐蚀造成钢丝表面蚀坑，导致应力集中，裂纹不断萌生、发展，循环应力促进腐蚀的发展的过程。（2）基于应力强度因子准则，分析了在交变应力与盐雾环境耦合作用下单根镀锌平行钢丝疲劳裂纹扩展规律，建立了单根镀锌平行钢丝抗力退化数学模型。（3）以菲克定律为基础，研究了腐蚀因子在破损拉索内某截面镀锌平行钢丝间的传播规律，发现疲劳

7、腐蚀速率与腐蚀因子浓度呈正相关，建立了基于腐蚀速率的镀锌平行钢丝拉索的腐蚀量的数学模型。（4）根据线弹性断裂力学原理，结合镀锌平行钢丝拉索的腐蚀量的数学模型，推导出任意镀锌平行钢丝在某时刻的极限应力σc及镀锌平行钢丝拉索的在某时刻的极限应力σc总。（5）建立了具有时效性的拉索破损安全可靠度评估模型。利用桥梁定期检查结果对荷载作用随机过程中变异系数进行了修正；根据拉索的损伤状态程度对拉索破损进行了分级；采用不同破损等级拉索的抗力降低系数及丹尼尔系数修正I了临界可靠度指标β；依托工程实例对服役环境中拉索破损安全可靠度及服役环境中桥梁破损安全可靠度进行了评估。

8、关键词：斜拉索，破损安全，腐蚀疲劳损伤，可靠度指标，可靠度评估IIABSTRAC