斜拉索的疲劳性能.pdf

破国外桥梁夕,年第期斜拉索的疲劳性能提要使用蒙特卡洛模拟来研究短预应力钢纹线试件与钢纹线斜拉索疲劳寿命之间的关系用预应力钢纹线试件的疲劳试验结果所确定的统计数据计算拉索的寿命模拟斜拉索考虑 了拉索长度和 拉索钢丝数量对疲劳寿命的影响用三种概率分布描述钢绞线试件疲劳寿命的分布特性比较了用每种分布算得的斜拉索寿命,发现预估的斜拉索寿命对于所用的分布很敏感就缆索长度钢纹线数目和缆家皮劳寿命与短试件性能之间的关系而言,三种分布都产生出类似的结论。主砚询抖拉桥,缆 索,疲劳性能,试脸报告,试验方法,试 脸结果前月口口近年来,斜拉桥已相 当普遍。现代斜拉桥的长拉索一般由平行的丝钢绞线做成。早已认识到拉索系统的疲劳性能是设计的一项重要考虑。在大桥施工的早期阶段中,斜拉索所用炯绞线与锚固体系的疲劳性能一般是通过疲劳试验来评估。钢绞线的质量是通过对长度为的单根短钢绞线试件的试验来评估。锚固系统的质量则是通 过对长度为一的斜拉索的试脸来评估。通用的疲劳试验准则是由后张拉学会依据桥梁设计的实践经验和拉索材料及锚固的疲劳试验成果制定的,而不是根据钢纹线锚固系统与实桥长索疲劳性能间的解析关系得到的。历来,就认为斜拉索锚具处的疲劳破坏是斜拉索疲劳破坏的最可能的 因素。这种观点已偏面得出,一般观察到作为斜拉索试件破坏的临界模式是因拉索在锚具处而不是自由长度处的破坏。但是,在任何已知应力幅度 自由长度的疲劳破坏 限制了桥上长拉索寿命的可能性要远远大于短拉索试件的情况。由于在桥梁长拉索中自由长度内大量钢绞线存在缺陷的可能性的增加,使 自由长度破坏的可能性也增加。自由长度部份破坏关系到钢绞线的疲劳性能。单根钢绞线试验是确定钢绞线疲劳性能的最好方法。同时还需建立单根钢绞线试件疲劳性能与桥梁 长拉索自由长度部份疲劳破坏之间的关系。由于不可能对实际全长的斜拉素进行试验以评估其性能,所以开发一种 由钢绞线试验结果来 预计斜拉索疲劳性能的方法是十分重要的。本文是斯托林斯吕,关 于钢绞线斜拉索疲劳性能研究报告的一部份,其中所提供的斜拉索疲劳寿命的估计是以拉索的自由长度部份的疲劳破坏为依据,未包括锚具处的破坏。由于单根钢绞线疲劳试验结果常观测到大量离散的数据,因而在预计斜拉索疲劳寿命时,必须采用概率统计方法。本文采用 了蒙特卡洛模拟,其他研究者,如安德勒和桑耳了,巴苏和契,加斯蒂罗等以及马基诺等也曾采用 了概 率统计方法对斜拉索一一。习一“疲劳寿命或疲劳强度进行评估,但是,斜拉索尺寸和其材料疲劳寿命特征对斜拉索寿命的影响则未能充分鉴定。本文对斜拉索的长度和钢绞线数目的影响作了研究,对于由钢绞线试件寿命的平均值和偏差系数来计量的钢绞线疲 劳性能对斜拉索寿命的影响也进行了研究。为了进行蒙特卡洛模拟,必须假定一种概率的分布来模拟单根钢绞线寿命的离散性。目前还不可能用解析的方法证明哪一种分布能最好地模拟预应力钢绞线的试验结果。本文对采用三种不同的分布所得 出的斜拉索的寿命进行了比较。由斯托林斯报导的“拟合优度试验说明这三种分布是合理的选择。丝拉索单皿图斜拉索模型斜拉索模型本文中斜拉素用图所示 的简化模式 表示。拉索中每一股预应力钢铰线由根 同样直径和长度的平行钢丝组成。其钢丝总数是股数的倍。每一根钢丝是由 段长度为。的钢丝构成。分段数定义为拉索的长度比。长度比是拉索中单根钢丝的长度与单股钢绞线试件中钢丝总长度。之比。长度比与单股钢绞线试件的长度之间的关系为一。斜拉索中单根钢丝的疲劳寿命等于组成该斜索的段钢丝中最短 的寿命。这种最弱环节的特性称为长度效应。由于长度效应,在破坏概率相同时,长斜拉索钢丝的寿命比长度为。的短钢丝的疲劳寿命短。长斜拉索钢丝寿命的累积分布函数可用最小值的精确分布表示一一。的单根钢丝的试验。因为试脸中只有一根俐丝发生破坏。假定作用于斜拉索的疲劳荷载为常幅轴向荷载并 由拉索中全部未断的钢丝均匀分担。有钢丝断裂时,索的净截面即减少,未断裂钢丝中应力幅即增加。假定一根钢丝断裂,在斜拉索全长上的承载能力即丧失。剩下未断钢丝的应力幅,作为疲劳循环总次数的 函数为二,一 式中为断裂钢丝数 目,为名义应力幅等于荷载幅除以索的初始面积。增加应力幅引起未断钢丝累积疲劳损伤加速,致使拉索中俐丝破坏速率增加。钢绞线疲劳寿命模型其中为长度。钢丝寿命的累积分布函数。与分布函数有关的统计数据可由单根炯绞线试验数据来确定。单根钢绞线试件的疲劳寿命是根钢丝 中的一根达到破坏时的循环次数。单根钢绞线的试验被看成 长度 为为 了计算斜拉索的疲劳寿命,必须对单股钢绞线试件的寿命选择一种概率分布。概率分布函数是单根钢绞线试验结果的变异性的数学描述。本文中使用了三种不 同的分布威布尔,型及对数正态分布。这些分布在有关疲劳的文献中是经常采用的,这里只作简单的描述。累计分布函数为。一一一、一、一一卜亏补卜一、“产一“一“犷、一、,其中,表示破坏概率为一的荷载循环次数的特征值,为威布尔指数。型分布有时被称为三参数威布尔分布,其累计分布函数为七,一【一漂念 其中。为最小寿命参数,且有。所用的对数正态分布是疲劳寿命以为底的对数正态分布。应力幅,及疲劳寿命之 间的关系假 定为以下形式一 其中斜率参数假定与应力幅及概率水平无关。值与概率水平有关,但与应力幅无关。对不 同的破坏概率,绘 出与的关系曲线,可得斜率为一的一组平行线破坏概率为常数的线的。安和汤等给出了关于逆变换 法的讨论。用两种方法来得到对数正态分布的随机寿命。对于二的斜拉索,具有对数正态 分 布的疲劳寿命是从具有正态分布的随机频率计算而得。正态随机频率 是用 博克 斯和莫勒法得到的。这种直接方法对中等大的长度比和钢丝数的斜拉索,需要很大计算工作盘。因此,的斜拉素,对于每根长斜拉 索 俐丝,用威布尔分布作为最小寿命分布的渐近近似值得到疲劳寿命。用威布尔近似,必须将式中及用钢绞线试件寿命的对数正态分布的平 均值和标准偏差“来 表示。必要的表达式为,口死、“其中协一,兀,压二下硕丽灭印石 蒙特卡洛模拟一根斜拉索疲劳破坏的蒙特 卡洛模拟一个单独的蒙特。卡洛试验包括两个基本步骤得到斜拉索中每一根钢丝 的随机寿命,预测每一根钢丝达到破坏的循环次数。多丝斜拉索的疲劳寿命由斜拉索中给定的钢丝根数或百分数达到破坏的循环次数来定义。通过模拟大 量斜拉索的破坏,可以产生一组数据,从这些数据,可以建立各种概率水平的斜拉索寿命。每一蒙特。卡洛试验模拟了从一已知疲劳寿命特性的成卷钢绞线盘中,切取一批斜拉索用 的钢绞线,得到一系列的随机寿命,每股钢绞线中每根钢丝均有一相应 的疲劳寿命。长度效应由最小寿命分布得到的疲劳寿命来加以考虑的,见式。对于威布尔和型分布,由最小寿命分布的疲劳寿命是运用逆变换法得到式及是由安和汤所给关系式的的扩展,以后又由斯托林斯所发展。近似最小寿命分布的随机寿命用逆变换法得 出。用威布尔近似法算得的斜拉索寿命是斜拉索估算寿命的下限,可直接用对数正态分布得出。因为一根长钢丝根据威布尔近似法得的破坏概率总是比用精确分布式得出的大。用威布尔近似法所得拉索寿命的误差随着拉索长度的增加和钢绞线试件寿命的变异系数的减少而减少。据估计,对于本文所报导的长度比为的斜拉索命来说,用威布尔近似法产生的误差小于中等钢绞线寿命的肠。、得到所有钢丝的随机寿命之后,即可算出斜拉索中单个钢丝到达破坏的循环次数,在名义应力幅,时破坏的循环次数,即为每根炯丝的随机寿命。须将钢丝寿命换算为疲劳损伤来计量,因为 当钢丝断裂时其实际应力幅将增加。上述换算是 由一组钢丝的寿命按上升次序 排列,并计算每根钢丝的梅纳”系数来完成的。第根钢丝破坏时的梅 纳系数定义 为,一式中。及,分别为第根钢丝的疲劳寿 命和名义应力幅为,时的基准疲劳寿命如平均钢绞线寿命。在一根斜拉索中第一根钢丝破坏的循环数是在名义应力幅和对应于时得到的最小的疲劳寿命。对于其余未断的钢丝,当累积的梅纳系数到达第二个最小梅纳系数时,第二 根炯丝发生破坏。则第 根钢丝破坏的循环数的一般表达式为卜【,主,一一,不宁石”式中。,式表明比值与应力幅无关。其结果是作用的名义应力幅与在一假定的钢丝断裂数或百分率及破坏概率时的斜拉索寿命间的关系具有如式那样的幕律形式。因为蒙特 卡洛模拟产生 一种近似解所以说明其结果的精确度是很重要的。蒙特卡洛解的精度随着用来取得该项结果的试验次数的增加而增加。这里所提供的每一种 解是根据。次试验得出的。并曾指出,在肠破坏时,由。次试脸得到了平均的斜拉索寿命的估算值,并从次试验 中测得斜拉索的平均寿命不超过该值的肠。在破 坏概率为肠时,从。次试脸得到呱破断时斜拉索寿命的估算值不超过上述值的帕。寿命指出当斜拉索钢丝中约肠的钢丝断裂以后,整根斜拉索的疲劳破坏即迅 速 发生。斯托林斯提供的试验结果还表 明,锚固系统提 出未断钢丝的静力强度性能会减少斜拉索的有效疲劳寿命。在目前的研究 中,除非另作说明,一根斜拉索的有效寿命 由斜拉索中肠的钢丝疲劳破坏来定义。疲劳断裂的俐丝自然是钢丝中疲劳寿命最短的钢丝。因而,一根斜拉索的疲劳寿命是 由疲劳寿命最短的一小部份钢丝控制的。正 因为如此,一根斜拉索的期望寿命要比斜拉索中单根钢丝的平均寿命要短得多。斜拉索的寿命相应于索中低破坏概率的单丝的荷载循环次数。一根斜拉索中单一钢丝是较短钢丝串联体系的事实而导致了长度效应。由于长度效应,斜拉索中单根俐丝的寿命随着斜拉索长度的增加而减少,这又导致斜拉索寿命的降低。斜拉索的疲劳性能一根长的斜拉索的疲劳性能呈现出平行并申联体系的双重特性。在斜拉索的使用寿命耗尽之前,斜拉索中的平行钢丝因疲劳而破坏的只占很小的百分比。由斯托林斯计算的斜拉索料拉索尺寸的影晌斜拉索尺寸钢丝根数对斜拉索寿命的影响如 图所示。图中显示了斜拉索寿命对拉素钢绞线试件平均寿命这里称为平均俐绞线寿命的 比值。图中还显示 了平均钢绞线寿命以及从蒙特卡洛模拟所确定的对于二具有呱破坏概率的斜拉索寿命。在制订这些曲线时,采用了偏差系数为。的钢绞线试件寿命。图中显示了对现代斜拉桥具有代表性的斜拉索尺寸的范围,具有根钢丝的斜拉索相应于根丝钥绞线。图说明斜拉索的平均寿命实际上不受拉索尺寸的影响。可以预料,当斜拉索逐渐加大时平均 的斜拉索寿命便会收敛到某个定值。这可由柯里曼、菲捏克斯和卡斯蒂罗等的渐近线模型说明。但是,这些早期的研究并没有提供关于平均斜拉索寿命的信息。图中的曲线说明在斜拉索尺寸的 一般范围 内,斜拉索的平均寿命无明显的差异。从图 可观察到当斜拉索尺寸增大时,具有令带岌创王公十电常长侧。“卜一一袋巨互互共。召,一,一几,破断气破断一一韶卜一一一一一一响一一一一一一门平均一一口姗欲城澎居叮卜、食,价翎一一、即挂她斜率参数图斜拉索尺寸对斜拉索寿命的影响图斜率参数对斜拉索寿命的影响肠破坏概率的斜拉索的寿命接近 于斜拉索的乎均寿命。这说明斜拉索疲劳寿命的变异性随拉索尺寸的增加而减少。斜拉索中的钢丝可以看成是钢丝寿命的无限群体的有限样本。当斜拉索中钢丝数量向着无限数增加时,由斜拉索中俐丝所代表的样本的统计特性的变异性就减少。这导致斜拉索寿命的变异性随着其尺寸的加大而减少。率,如肠时,斜率参数对斜拉索寿命的影响是可 以忽略的。斜率参数与因钢丝断裂使应力幅增加而导致钢丝破坏的速度增加有关。当破坏百分比小时,因各应力幅的增加少,所以对斜拉索寿命的影响也不显著。鹅拿今橄 的形晌斜率参数对斜拉索寿命的影 响示于图。图是将对数正态 分布用于模拟单根钢绞线试件寿命而得。上述曲线图对于用威布尔和,型分布所得结果也 是典型的。斯塔林斯给出了组预应力钢绞疲劳寿命的统计分析结果。由这些分析定出的斜率参数值范围为,其中最常见的值在之间。图指出只要在名义应力幅内的平均钢丝寿命保持为常数,在超过上述范围变动的斜率参数对平均的斜拉索寿命的影响很小。对破坏概率低的拉索寿命曲线的观察得出同样的结论。在破坏百分比大时,由于斜率参数的增大导致斜拉素寿命降低的现象变得较为显著。但是,在相当小的钢丝破坏百 分钢绞跳盛劳性能的形晌钢绞线试件寿命的平均值面和偏差系数卿用于本研究作为钢绞线疲劳性能的定盘计量对于一个特定的钢丝破断数的斜拉索寿命与斜拉索钥绞线试件的平均寿命成正 比例 的增长。这可将式重新整理,并利用参考寿命等于平均钢绞线试件寿命乘一常数的事实来说明。因此,对于给定的钢绞线试件的值和寿命的偏差系数,在任何破坏概率时,斜拉索寿命与平均钢绞线寿命之 比是一个常数。斜拉索寿命与平均钢绞线寿命之 比也与应力幅无关。钢绞线试件寿命的偏差系数对短二与长的斜拉索寿命的影响如图及所示。以长的典 型钢绞线试件为基准,值为 和则相应于及里的斜拉索长度。在图、中,斜拉索肠破断的平均寿命与钢绞线平均寿命之比点一止乙对 护一威布尔一型一川卜宁仆吐 补月叭媲嗽暇拐攀曰玲姐硬撰划心食琪书汀卜、布侣仍正奋对盈皿组叫,州睁成布尔丫【图短斜拉索平均寿命图长斜位索平均寿命绘在对于预应力钢绞线可能发生偏差系数 的范围内。由斯托林斯所给统计分析的结果说明偏差系数一般在。的小范围之内。为了充分地定义,型分布函数,必须对钢绞线试件寿命的每一偏差系数,估计或假定一个钢绞线寿命分布的偏斜度。图、所示的型分布是假定在每一偏差系数下对数正态 分布的偏斜度与型分布的偏斜度相等的条件下建立的。由此假定,型分 布的偏斜度总是正的,并随偏差系数的增大 而增大。而且,最小疲劳寿命对平均寿命之比则随偏差系数的增加而减少。由斯托林斯对大多数预应力钢绞线数据组的偏斜度和最小疲劳寿命所作的抽样估算也遵循这一般趋势。从图、可看到单根钢绞线试件寿命的偏差系数对斜拉索的寿命有显著的影响。最长的斜拉索的寿命是按小的偏差系数来预测的。这些结果表明斜拉索所用的质量钢绞线不仅应该有长的平均寿命,而且疲劳寿命的变动性也应较低。用以绘制图、的蒙特卡洛模拟的结果也说明斜拉索寿命的偏差系数随着钢绞线试件寿命的偏差系数的增大而增大。钢绞线试件寿命变异性的增大相应于单个斜拉索钢丝寿命变异性的增大。如果钢丝寿命变异性增大,在循环次数远 低于平均钢丝寿命时,拉索中很早便会有破坏发生。因为斜拉索的疲劳寿命 是 由斜拉索中很小一部份钢丝的破坏所控制,故斜拉索的寿命将因钢丝寿命变异性的增加而降低。图、也说明了斜拉索长度对其疲劳寿命的影响。图中数字的比较说明对于同样的偏差系数,长斜拉索的寿命总是小于短斜拉索。钢胶旅寿命分布的比较图、的曲线提供了一种用威布尔、型和对数正态分布得出的斜拉索疲劳寿命与表征钢绞线试件疲劳寿命的比较方法。从图、可看 出对于已给偏差系数值及平均钢绞线寿命,用威布尔分布预计的斜拉索寿命总是比用对数正态 分布预计的寿命短。也可以得出结论对于相同的偏差系数和平 均钢绞线寿命,威布尔分布总比型分布得到的斜拉索寿命更短。当最小疲劳寿命。趋近于时,用型分布预计的斜拉索寿命趋近于用威布尔分布预计的斜拉索寿命。从图、可以看到,用 互型分布预计的斜拉索寿命大于用对数正态 分布所预计的。理论上,有可能选择一种组 合参数使型分布能导致比用对数正态分布得出更短的斜拉索寿命,但是,对预应力钢绞线数据的统计分析并不表 明这些组合参数是切合实际的。图、指出三种分布导致非常不 同的结果,特别是对长斜拉索,如图所示。由三种分布预计的疲劳寿命的差异主要是其分布的下尾段不同。例如,威布尔分布导致最短的斜拉索寿命,因为单根拉索钢丝的疲劳寿命在低破坏概率时,以威布尔分布为最小。从 图可 以看出,对于偏差 系数。,威布尔分布算得的斜拉索寿命近似地等于钢绞线平均寿命的肠。看来这是一种不合实际地低估了斜拉索寿命。正态什欲戒布尔共均一一一竹二了二二佘于丁一瑞一户卜一州一一“二二二二端二二二牛卜仁掩节姗娜,擂什、萦帘礴异气乡了、长度比气图对数正态分市和 威布尔分布对长度的影响料拉索长度的形晌斜拉素寿命相对于平均钢纹线寿命因长度效应而降低的情况与钢绞线疲劳寿命分布函数的下尾段很有关系。本文所用各种分布之间的一个主要差 别是对数正态分布及威布尔分布具有连续的下尾段,其在循环次数时的破坏概率为。因此,由长度效应导致的斜拉索寿命的降低是无 限的,当索长变得很大时,其寿命将趋近于,而对于万型分布,因为疲劳寿命有一个最小的 限值,因长度效应导致的斜拉索寿命的降低是有限度的。对于由型分布的钢丝组成 的斜拉索在任何破坏概率时 的疲劳寿命决不会小于最小疲劳寿命。对于,型分布,最小疲劳寿命对钢绞线试件平均寿命的比示于图、。从图可以看出,斜拉索平均寿命不大于钢绞线平均寿命的肠,在长度比为时,大于最小寿命。从图可以看到长度比为的斜拉索平均寿命实际上已达到最低的疲劳寿命。当长度比变得很大时,所有破坏概率的斜拉索寿命都将收敛 到最低的疲劳寿命。这意味着,如果能建立或右唠出绝对最小的试件疲劳寿命,则长斜拉索的寿命将近似地等于那个最小的疲劳寿命。从对数正态 分布及威布尔分布所得出的因长度效应导致 的斜拉索疲劳寿命的降低示于图。图中绘 制了在肠钢丝断裂时,对于两种偏差系数的包括大多数现代斜拉桥长度比范围的斜拉索寿命。该图曲线是为根丝根钢绞线 的斜拉索研制的。它又一次被观察到采用威布尔分布将导致预测最短的斜拉索寿命。同样,最长的斜拉索寿命发生在最低的偏差系数的钢绞线试件寿命。长度效应导致长度为和的斜拉索寿命间有一差 别,对于对数正态分布及威布尔分布分别为平均钢绞线寿命的。及外。变化钢绞线试件寿命的偏差系数,并变化斜拉索的长度比,采用这两种分布函数的综合影响是预计的斜拉索寿命约为平均俐绞线寿命的肠的范围之内。对分析的注释本研究所用钢绞线寿命模型的类型通常称为线性模型。线性模型常不能与钢绞线疲劳试脸结果良好地符合。线性模型的主要间题在于它们不能模拟一个有应力幅的疲劳寿命的对数标准偏差的变化,并与疲劳极 限不一致。但是,线性模型提供了在共同的基础上对三种分布函数进行比较的极好方法。线性模型也提供了与现行标准疲劳设计要求的通用的形式一致的对斜拉索疲劳寿命的预测。斜拉索已山图所示的串并联的模型代表并假定破坏的钢丝在沿斜拉索的全部长度内都丧失了承载能力。但是斯托林斯的报告指出由于相互缠绕的螺旋形钢绞线中钢丝的相互摩擦力,一部份疲劳荷载可由距离断点一定距离的断丝来承担。假定断丝丧失全部承载力是偏于保守的。曾经假定钢绞线中根钢丝 的疲劳寿命在统计上是互相独立的。斯托林斯从单根钢绞线的疲劳试验中观察到疲劳破坏有在相邻的钢丝中发生的趋势时,多根钢丝的破断才发生。这一观察说明根钢丝的疲劳寿命不是互相独立的,而是一根钢丝的破坏可 以降低其相邻钢丝 的寿命。但是,达到第二根钢丝破断所需的循环次数往往在第一根钢丝断裂以后要相当多的循环次数。在沃纳和赫 尔 博 斯关于低的外加荷载幅的报告中也有类似的观察。因此,相邻钢丝疲劳寿命的相互影响被认为是很小的。对选择钢绞线寿命分布的注释已经说明三种分布在预估斜拉索寿命时产生显著的差异。鉴 于这些显著的差 异,因而在预估某一特定的斜拉索的疲劳寿命时,希望能选择正确的、或者最好的分布。最佳的选择将是那种即能对斜拉索钢绞线短试件的疲劳寿命数据提供最佳的拟 合、又能对铆绞线寿命的长度效应作出最佳预估的分布。但是,用解析法来确定一种能提供最佳拟合的分布实际上是不可能的。如试验那样的“拟合优度试验”是不能分辩小试件通常具有的 三种分布间差异的。由于分布函数中的重要差异在于低破坏概率下的差异,因而小尺寸试件的问题就显突出了。因为分布函数间的选择不可能建立在定量数据的基础上,必须采用定性的数据。为了将来的应 用选择一种分布函数所应 考虑的主要因素简述如 下,型分布在概念上 足有吸引力的,因为它是一种具有最小疲劳寿命的有限分布。它造成一种物理意义 即对于所给卷盘钾绞线来说,存在一个非的循环次数在该 次数以下,不会发生疲劳破坏。采用型分布的实际问题是获得最小疲劳寿命的准确估算。因为长斜拉索的疲劳寿命收敛到最小的疲劳寿命,准确地估算最小寿命是迫切需要的。最小疲劳寿命的估算实质上是斜拉索寿命的估算。从本研究的报告中发现最小疲劳寿命的统计估算对用于估算的数据组的微小变化是十分敏感的。最低寿命估算的敏感性也由加斯蒂罗等对类似于型分布的有限分布中观察到。用,型分布估算最低寿命的困和廷对采用具有连续尾段的威布尔分布和对数正态分布的鼓励。威布尔和对数正态分布之间的选择可以由对单 根钢绞线寿命对数的标准偏差如何随着 长度的增加而变化的理解中得到简化。如果钢绞线试件寿命是从威布尔分布得出,则其寿命对数的标准偏差将不随试件长度而变化。从对数正态分布所得的最小寿命分布的特性说明疲劳寿命对数的标准偏差应随试件长度的增加而减少。目前,还没有足够的钢绞线疲劳寿命的数据可得出结论钢绞线试件寿命对数 的标准响差一般保持为常数或随试件长度的增加而减少。威布 尔分布与正态分布间可 以根据一种稳定的或不稳定的分布的相对指标选择。对数正态分布是一种不稳定的分布,只有个别的钢绞线试件长度是适于对数正态分布。这看来是理论上 的,而不是实际上 的 限制。威布尔分布是稳定的,且如果一种长度钢绞线试件 的疲劳寿命有一个威布尔分布,则所有长度的钢纹线都将有一个威布尔分布。这 意味着威布尔分布的疲劳寿命参数可以从只有几英寸的试件的试脸数据得到。直观地说,有一个实际上最小的匆绞线试件长度看米是合理的以确定例绞线疲劳寿命的参数值。实际上的最小寿命的概念也已由柯里曼、凯勒和 卡特纳叉。一关于薄纤维的静力强度的问题进行讨论。弗劳邓特尔建议,当 材 料 参 数这里指的是疲劳寿命的质量控制较差时成布尔分布可能是适当的。弗劳邓特尔又建议,当材料参教得到 良好的控制时,对数正 态分布可能是适当的。本文所提供的结果与上述建议相符,因为威布尔分布导致最短的斜拉索寿命。可以预料在俐丝或钢绞线生产中,差的质蚤控制可导致低劣的斜拉索功能。但是,如图所说明的那样,威布尔分布可导致所估计的斜拉索寿命显得不 切合实际。偏差系数数一自然对数的底,指数累积分布函数一最小的累积分布函数破断钢丝数下标式一威布尔指数一斜拉索长度一试件中钢丝的总长度芦论斜拉索的疲劳寿命相应于斜拉索钢绞线试件在低破坏概率时的循环次数。计算的斜拉索寿命在低破坏概率时,对于所假定的钢绞线寿命分布间的差异是十分敏感的。一根斜拉索的疲劳寿命比该索的钾绞线短试件的平 均寿命要短得多。本文所提供的斜拉索寿命约为平均俐绞线试件寿命的肠,当斜拉索钾绞线试件寿命变异性 增 加时,斜拉索寿命就降低。这个结果指出用于斜拉索的高质量钢绞线试件不仅应该有长的平均寿命,而且应该有低的疲劳寿命的变异性。斜拉索疲劳寿命随索长的增大而减少。斜拉索寿命的变异性随俐绞线数量的增加而减少。对于实际的斜拉索尺寸,其平均的斜拉索寿命对索中俐纹线数量 是不敏感的。,一钢绞线试件长度币云面一钢绞线试件寿命对数的平 均值,第 根钢丝的梅纳系数斜拉索尺寸、钢丝数最一一 疲劳循环次数一平均钢纹线试件寿命。第根钢丝常幅寿命一达到第钢丝破坏的斜拉索寿命。最小疲劳寿命参考疲劳寿命斜拉索长度比。概率一名义 的作用应力幅在未断钢丝中的实际应力幅。标准偏差林一一系数循环次数的特征值附场参考文欲略附华符号常数斜率参数原载英文呈,一,一作者名译者张春芳周履校者邹焕祖一一