不同设计参数对下承式拱桥吊杆疲劳性能的影响

(重庆万桥交通科技发展有限公司， 重庆 401336)

不同设计参数对下承式拱桥吊杆疲劳性能的影响

龚 兰

(重庆万桥交通科技发展有限公司， 重庆 401336)

在本文中，将拱桥吊杆设计参数作为切入点，主要包括吊杆的间距和吊杆截面积等，从不同的角度对影响吊杆疲劳性能的因素进行全面、深入的分析和研究。在进行数值计算的时候，需要对通用有限元计算软件进行充分的应用。

设计参数；疲劳性能；影响；吊杆

1 吊杆间距对吊杆疲劳性能的影响

当吊杆间距有着一定程度增大时，一方面，对于能够使吊杆所承受的恒载有一定程度的加大，另一方面，对活载作用之下的吊杆中的内力进行相应的增加。与此同时，其增大有着相应的影响，主要是会使得系梁和拱助产生受力不均的问题，导致拱肋弯矩有一定程度的增加。从静力的角度来说，对于吊杆的受力来说，当对吊杆的间距进行相应的增大的时候对其是非常不利的，不过，从吊杆的疲劳性能的角度来讲，它的影响到底是怎么样的呢。对吊杆的布置进行相应的更改与实际是不相符合的。在此情况下，进行数值的计算的过程中，对有限元分析软件MIDAS/CIVIL进行充分的应用【2】。

当对相关的对比模型进行相应的建立的过程中，将公路工程技术标准作为重要的依据和参照，实现荷载组合的目标，在所规定的时间中，同时对全桥的所有车道进行一定的加载，在最大的交通流量之下，有着相应的移动荷载，并且种荷载对于吊杆应力幅有着相应的影响，需要对此影响进行相应的模拟。从1好边吊杆到支点的距离是6米，对吊杆间距进行相应的选取，分别是4米、6米、8米和10米，从而对其进行有效的比对和观察等。同时，对相应的考察对象进行相应的确定，具体就是还是从1号到10号的典型吊杆的应力进行相应的选择和应用，将间距是6米的时候的应力作为基数，一个一个进行对比分析。

在对其进行了全面的分析和研究之后，从中发现，当对吊杆间距进行相应的改变的时候，相较于吊杆来说，次边吊杆所受到的影响是比较大的。同时，在对吊杆间距进行相应的减小时候，主要是将相应的间距进保持在一定的范围中，基本上是在4米左右，在一定程度上对次边吊杆的应力进行了有效的改进和完善。这体现和阐述了就是当边吊杆距离拱脚的距离不发生相应的变化的条件之下，对吊杆间距进行相应的改变，使其在一定程度上得到相应的减小，对改善次边吊杆应力状况是非常有效的。相反的，当对应力进行相应的增减或者减小的时候，只能够对其应力幅进行相应的增减，对于疲劳性能有着比较大的负面影响。当对吊杆离拱脚的距离进行相应的规定，使其不发生相应的变化的条件之下，无论是对吊杆间距进行相应的增加或者减小，对于相应的跨中吊杆的受力都有比较负面的影响。从应力幅的角度进行相应的说明和阐述，其有着相应的增加，并且增加的程度是存在差异的。对实桥的设计进行了相应的分析和说明，6米的吊杆间距的合理性是得到保障的。符合相关的要求和规定的吊杆间距有着非常重要的作用，可以对跨中吊杆在汽车活载之下的疲劳性能进行有效的改善，使得受力最大的地方的跨中吊杆保持良好的承载环境，为桥梁的运营安全提供重要的保障。

2 吊杆截面积对吊杆疲劳性能的影响

在多种设计因素在所规定的条件之下，并且不发生变化的时候，在一定程度上增加吊杆的截面积，必定会使得吊杆的应力及其应力幅的变化有一定程度的减小。不过，当对吊杆的截面积进行相应的增加的时候，非常容易使得对于材料的用量得到相应的增加，在此基础上，其自身的重力也会相应增加。有两方面的因素对吊杆的疲劳设计产生了相应的影响，在其受到相应的影响的时候究竟会发生什么样的变化是需要进一步探讨的。在本节中，将会选取另外三种由OVM公司生产的PES-7系列的高强镀锌钢丝吊杆，分别为PES7-55型、PES7-85型、PES7-109型冷铸锚式吊杆【3】。

型号 钢丝束公称截面积 cm2 钢丝束理论质量kg/m 黑色单护层结构（H）型黑色内层彩色外层双层结构（C）型 破断力 KN 配用锚具规格

外径mm 拉索单位重量kg/m 外径mm 拉索单位重量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

对其进行相应的分析和研究，从中发现，当对吊杆的截面积进行相应的增加的时候，可以在一定程度上对吊杆的应力和活载之下的应力幅进行相应的减小。与此同时，当1号边吊杆的面积发生了相应的变化的时候，其产生的影响是最大的，其减小的程度有着一定的提升，有着相应的边吊杆有着最严重的疲劳损伤，对这些边吊杆的抗疲劳性能进行相应的研究和分析，从其角度出发进行相应的说明，不能小看它的改善的作用。将PES7-55作为起算基数，PES7-109为除数来对比应力幅减小百分比：2号吊杆为12%；5号吊杆为9%；10号吊杆（跨中吊杆）为7%【4】。将此分析结果作为重要的依据和参照进行相应的说明，相关的桥梁设计工作人员需要对系杆拱桥的边吊杆进行相应的设计，当开展相应的设计的时候，能够对双吊杆的布置方式进行充分的应用。此种设计方式有着非常重要的作用和功能，能够在一定程度上对吊杆的协同受力进行相应的增加，而且对活载条件之下为吊杆带来的应力幅的变化进行了相应的减小，这对于边吊杆的疲劳性能的改进和完善是非常有利的。

3 矢跨比对吊杆疲劳性能的影响

在对拱桥进行相应的设计的过程中，矢跨比所指的是拱圈的计算矢高与拱桥的计算跨径之比。在拱桥的设计中，矢跨比占据着重要的位置，是其重要的设计参数，发挥着重要的作用和影响，对于主拱圈的内力的大小来说，矢跨比的大小对其有着非常重要的作用，与此同时，对于拱桥的构造形式和施工方法的选择来说也有着非常重要的决定作用。尤其是，其大小对于系梁和拱肋的受力也有着非常重要的作用和影响。

对相应的矢跨比进行选择和运用，主要包括四种，分别是1/3、1/4、1/5、1/6，对有限元计算软件进行充分的应用，在不同的矢跨比条件之下，拱桥吊杆的受力情况有着相应的差异，需要对其进行有效的分析和比对。还是对1到10号的典型吊杆进行相应的应用，对其进行有效的比较。这是建立在原有的矢跨比的基础之上的，对其基础标准值进行相应的明确，主要是对拱桥吊杆的应力幅值进行充分的应用，在此基础上，同其他矢跨比条件之下的车辆荷载所产生的吊杆应力幅值进行相应的比较。

在开展了比较全面的研究和调查之后，可以从其中的问题和现象中得到相应的发现，在开展拱桥吊杆的设计的时候，从吊杆受力的角度来说，当拱桥的矢跨比发生了相应的变化的时候，对其的影响并不大。在拱桥的矢跨比不断的减小的过程中，吊杆的应力及其应力幅有着一定程度的增加。增大的幅度最为明显的是1号边吊杆，除此之外的吊杆的应力幅的变化是非常不明显的。不过，当进行拱桥吊杆的疲劳设计的时候，需要对拱肋和主梁的受力进行充分的分析和研究，与此同时，需要对局部微调的方式进行充分的应用，在一定程度上对边吊杆的受力进行相应的改进和完善。

4 结束语

在对桥梁的疲劳设计进行相应的改进和完善的过程中，需要在桥梁健康的实时监测方面投入更大的力度。通过对此方式的应用，对桥梁中的容易出现相应的疲劳损失的构件进行实时监测和控制。对其中存在的问题和不足进行及时、有效的发现，并且对其进行相应的改善。除此之外，需要对不符合相应的规定和要求的车辆加大打击的力度，为人们的生命安全和财产安全提供重要的保障，对桥梁的使用时间进行相应的延长。

[1]徐岳,申成岳. 下承式系杆拱桥结构体系内力分布优化分析[J]. 公路交通科技,2015,12:67-74+87.

[2]吴文清,余江昱. 系杆拱桥吊杆的破损安全设计方法研究[J]. 桥梁建设,2016,01:35-39.

TU7

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1007-6344（2017）08-0078-01