列車荷載作用下平行鋼絲拉索疲勞壽命評估

晏鋮 韓曉強 徐偉杰 楊彥海 魏強 柳成蔭

1.哈爾濱工業大學（深圳）深圳市土木工程智能結構系統重點實驗室，廣東深圳 518055；2.中國鐵路建設管理有限公司，北京 100038

斜拉索作為斜拉橋主要的受力構件，具有剛度小、阻尼小、質量輕、應力大的特點，其疲勞問題一直是斜拉索損壞和失效的主要問題［1］。與平行鋼絞線拉索相比，平行鋼絲拉索具有工廠制造標準化程度高、張拉工序簡單易控制、成品質量好、索力值易于測量、成品索直徑小等優點［2］，在國內外廣泛應用，如蘇通大橋、日本多多羅大橋、香港昂船洲大橋等［3］。

拉索內鋼絲和拉索的疲勞壽命分析多基于疲勞試驗，通過應力幅和在此應力幅作用下的疲勞循環次數確定其疲勞壽命的應力-壽命（S-N）曲線。由于拉索的疲勞試驗對測試設備要求較高且工作量巨大，我國暫無系統、完善的拉索疲勞試驗數據，尚沒有很好總結出拉索疲勞強度計算公式，這給設計人員帶來較大的困擾。我國斜拉索的疲勞強度設計按照JT∕T 775—2016《大跨度斜拉橋平行鋼絲拉索》［4］規定應力上限為0.45 倍的公稱破斷力，應力幅值200 ～250 MPa，循環次數為200萬次。此種設計方法基于無限壽命設計原理，過于保守且不能準確計算出循環荷載作用下拉索的剩余壽命。

本文利用斜拉索內平行鋼絲的疲勞壽命評估模型，基于Miner 線性疲勞累積損傷準則推導了拉索疲勞壽命模型。以一座現役大跨度斜拉橋為工程背景，對大橋普通拉索和加強拉索分別進行了疲勞壽命分析，并通過數值模擬，有效評估了考慮列車荷載作用下的拉索疲勞壽命，可為同類型斜拉索設計提供參考。……