损伤拉索的等效弹性模量及其参数分析损伤拉索的等效弹性模量及其参数分析.pdf

第32卷第3期 计 算 力 学 学 报 V01．32。No．3 2015年 6月 ChineseJournalofComputationalMechanics June2015 文章编号 ：1007-4708(2015)03—0339—07 损伤拉索的等效弹性模量及其参数分析 王立彬 ， 王 达 ， 吴 勇 (1．南京林业大学 土木工程学院，南京 210037；2．宁波市鄞州区交通投资有限公司，宁波 315199) 摘 要：损伤拉索会出现线形松弛、应力水平降低的情况，必然会影响拉索的等效弹性模量。本文首先引入损伤 程度、位置及范围3个参数，用以描述拉索损伤形态的特征，建立损伤拉索索力和线形计算公式，采用数值方法计 算了损伤拉索弦向等效弹性模量精确数值，并和经典的等效弹性模量公式的计算结果进行了比较分析，分析了考 虑损伤时两种不同计算方法结果的误差。计算表明，对于 500m 弦向长度 以内的损伤拉索，拉索的弦向长度 L 越大。倾角越小，等效弹性模量的损失越大，并且应用割线模量公式计算的误差也越大，当L。一500m 时，损伤拉 索相对误差值在 2．5％～4．5 之间。弦向应变越小，等效弹性模量损失越大，弦向应变在Eo．001，0．0043内，应用 割线模量公式计算的相对误差小于 3．5 。损伤程度及损伤范围对引用等效弹性模量公式的误差影响较大，倾角 对等效弹模公式相对误差的影响也不容忽视。弦向长度、弦向应变、倾角和损伤程度参数都是通过改变拉索的松 弛程度进而影响等效弹性模量的数值 以及公式的误差。 关键词：拉索；损伤参数；等效弹性模量；弦向应变；弦向长度 中圈分类号；TU279．7 2}0346．5 文献标志码 ；A doi：10．7511／jslx2O15O3Oo7 量公式。2009年，GiuseppeL6在Dischinger—Ernst 1 引 言 公式的基础上引入二阶近似方法，提出了一个改进 由于 自身重力的原因，在拉索两端沿着弦向施 的精细割线等效弹性模量公式，用于计算拉索的悬 加一对拉力，松弛的拉索沿两端点间弦向产生较大 垂效应。2012年，Giuseppe[7在计入拉索温度效 的相对位移，但是绷紧的拉索悬挂点弦向相对位移 应的情况下提出了广义准割线等效弹性模量公式。 却很小，表现出抗拉刚度增大的现象，因此，弦向相 尽管如此 ，上述等效弹性模量公式均以完好拉 对位移与拉索的初始线形和拉索的应力水平有关。 索为计 算模 型，并未 考虑拉 索存在损 伤 的影 1949年 ，F．Dischinger首先研究了这一现象，并在 响[8_lo]。损伤拉索会出现线形松弛、应力水平降低 拉索两个端点间沿着弦向引入了一个虚拟的拉杆 的情况，必然会影响拉索的等效弹性模量，在含有 单元，提出了拉杆的应力应变关系即Dischinger等 损伤拉索的斜拉桥结构分析 中，仍然应用原来的恩 效切线弹性模量公式，巧妙地解释了拉索的悬垂效 斯特公式分析显然是不合理的。缆索损伤退化引 应 。1965年，Ernst[1]提 出了等效割线模量 公式 ， 起的结构安全问题 日益突出[1 ]，但 目前这一问题 这一公式能够考虑拉索初始应力和拉索应力刚化 的研究尚属空 白，本文首先建立损伤拉索的数学描 现象，因而得到 了广泛 的应用。1981年和 1983 述[1，推导损伤拉索的轴力和线形表达式，计算了 年 ，IrvineC和Nielsc。分别对拉索垂度效应的解析 损伤拉索精确 的等效弹性模量值 ，并和 Ernst割线 理论作了系统总结。2000年，Hajdin[和李 国平嘲 弹性模量结果进行了对比分析，研究了损伤参数对 分别