Модель прогноза случайного усталостного ресурса подвесок мостов на основе временного масштаба роста трещин

WEI Hai ,  

BAI Hao ,  

TONG Xiaoyan ,  

LIANG Changming ,  

HE Yu ,  

MA Yafei ,  

摘要

С ростом объёмов движения и осевой нагрузки транспортных средств проблема усталостного повреждения подвесок мостов с большими пролётами становится всё более актуальной. Традиционный метод циклической нагрузки, основанный на механике разрушения, затруднён в точном учёте закономерностей распространения усталостных трещин при случайных напряжениях. С учётом влияния замыкания трещин под случайными нагрузками установлена функциональная зависимость раскрытия кончика трещины от уровня напряжения; на основе уравнения производной по времени роста трещины построена модель прогноза усталостного ресурса подвесок в временном масштабе; проведены эксперименты по росту трещин при различных коэффициентах напряжения, подтверждающие эффективность модели, на основе кривых роста трещины; создана конечная элементная модель висячего моста с учётом случайного потокового трафика, выявлены закономерности изменения временных рядов напряжений подвесок в разных точках, применена предложенная модель временного масштаба усталостного роста трещин для анализа повреждений подвесок. Результаты показывают, что анализ распространения трещин во временном масштабе хорошо согласуется с экспериментальными данными, модель точно отражает «ступенчатый» характер роста усталостных трещин в стальных проволоках; при одинаковой плотности транспортного потока скорость роста усталостных трещин в проволоках увеличивается с увеличением начального размера трещины, уменьшается усталостный ресурс; при одинаковом начальном размере трещины с увеличением плотности трафика усталостный ресурс стальной проволоки уменьшается; наблюдаются значительные различия в усталостном ресурсе проволок подвесок в разных местах, у проволок на концах ресурс значительно ниже, чем у проволок на 1/4 пролёта и в середине пролёта, на них следует обращать особое внимание.

关键词

мостостроение;подвески;временные ряды напряжений;усталостный ресурс;случайные нагрузки

阅读全文