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斜拉索作为斜拉桥主要受力构件,其耐久性对整座桥梁的使用性、安全性、耐久性都至关重要。高密度聚乙烯(HDPE)护套作为斜拉索耐久性防护的主要措施是保证拉索耐久性的关键。因此对拉索HDPE护套的耐久性研究有很重要的工程意义,本文的研究即是围绕拉索HDPE护套的耐久性问题展开的。
在实际工程中,HDPE护套的病害时有发生,直接影响了拉索的安全性和耐久性。本文首先进行HDPE护套的病害调查,并对典型病害案例进行深入分析。在此基础上,从斜拉索的设计、生产、储运和施工等环节,对斜拉索使用前影响HDPE护套耐久性的因素进行深入的分析。
针对拉索使用过程中HDPE护套开裂现象,本文以高分子材料结构及其力学特性为基础,提出了使用过程中HDPE护套耐久性分析路线,指出影响H.DPE护套耐久性的主要因素是HDPE的老化和疲劳。对此,本文进行了HDPE人工加速老化试验,研究了人工老化对其屈服强度、冲击强度、断裂伸长率等力学性能的影响。
HDPE护套内存在一定的循环应力,本文对此进行了实索HDPE护套应变水平测试,研究了活载作用下实索HDPE护套的应变变化水平。参照测试结果,对老化后的HDPE进行了疲劳试验,研究了老化与疲劳耦合作用下对HDPE力学性能的影响。HDPE疲劳试验表明,HDPE在疲劳过程中,其屈服强度、弹性模量、阻尼特性等随疲劳周期的增加而显著下降。由此本文建立了基于试验数据的HDPE护套弹性模量、疲劳屈服强度及阻尼特性疲劳退化模型,进而建立了拉索护套耐久性失效关键模式,并建立了无初始缺陷及有初始缺陷的拉索HDPE护套的耐久性功能方程。
最后通过对影响拉索HDPE护套耐久性各方面因素的综合分析,提出了保障拉索HDPE护套耐久性的相关措施。