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重庆鹅公岩轨道大桥一根吊索叉耳螺杆出现疲劳断裂,地铁环线部分区段暂停运营

2022.01.24   腾博tengbo168官网

       1月18日,位于重庆市中心城区、横跨长江的鹅公岩轨道大桥一根吊索叉耳螺杆发生断裂,导致该吊索退出工作。事件发生后,重庆地铁环线奥体中心经谢家湾至海峡路区段暂停运营。

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       鹅公岩轨道大桥位于轨道交通环线海峡路站和谢家湾站之间,连接重庆市南岸区和九龙坡区,是轨道交通环线跨越长江的一座重要节点桥梁。大桥全长1650.5米,其跨度在世界轨道交通专用悬索大桥中位居前列,同时也是世界上主跨跨度最大的自锚式悬索桥。由于该桥需要进行"先斜拉、后悬索"的体系转换施工才能最终成桥,因此施工工艺复杂、技术含量高。2019年7月,鹅公岩轨道大桥铺轨完毕,开始进行轨道环线的试运营。

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       大桥正式通车运营才两年,就发生了吊索叉耳螺杆断裂,这引起了桥梁工程行业的广泛关注。重庆交通大学土木工程学院桥梁工程系主任周水兴查看现场多角度照片后表示,此次吊索叉耳螺杆断裂,跟其材料、受力有关,可能对整个桥梁的影响不大,只需换吊杆即可。

      《桥梁索体系特殊检测及维修加固技术》一书的作者、哈尔滨工业大学桥梁与隧道工程专业林阳子博士观察断裂面照片后则认为可能与疲劳破坏有关。林博士认为:裂纹的尖端在应力集中力作用下,使裂纹不断扩大;同时裂纹两边的材料时而张开,时而压紧,发生挤压和研磨的作用,形成断口的光滑区域。随着裂纹的不断扩展,有效截面面积不断减小,当截面削弱到一定程度再也承受不了应力时,构件发生突然断裂,形成断口的粗糙颗粒状区域。因此在交变应力作用下构件的疲劳破坏,实质上是裂纹的产生、扩展和最后断裂的全过程。

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       通过观察断口形貌,我们可以看到有明显的疲劳裂纹扩展区和最后断裂区,属于典型的疲劳断裂;从照片拍摄角度看,疲劳裂纹发展的方向是横桥向,应该是主梁和主缆的横向相对变形造成的交变应力引起的疲劳裂纹扩展;而从连接方式看,吊杆和主缆之间的叉耳放松了两者的纵向自由度,而横向相当于固结,那么在列车蛇形运动产生的横向振动或风致横向静动力变形下,叉耳确实会在这个方向出现较大的交变应力,而叉耳根部又是截面突变位置,几何突变产生的应力集中又更不利于疲劳性能。

       另外,跨中吊杆长度过短,短吊杆的更大的刚度会造成活载作用下吊杆循环弯曲,在这种“内力”的反复反向作用造成疲劳损坏。短吊杆的疲劳断裂现象以前在拱桥的短吊杆上也发生过很多次,因此在今后的桥梁设计与建设中,建议短吊杆加强抗疲劳能力设计和验算,并通过相关疲劳试验验证。

      腾博tengbo168官网作为专注材料力学性能的试验设备研发生产商,可为短吊杆疲劳性能试验提供断裂力学解决方案。腾博tengbo168官网的此方案具有预制裂纹、裂纹扩展、断裂韧性等断裂力学测试功能。支持通用的断裂力学标准:ASTM E399、ASTM 1820、ISO12135、GB/T21143等。

   软件界面

A.软件曲线坐标可以自由设置,可实现各个数据的实时曲线、峰谷值曲线、裂纹扩展速率曲线等。

B.软件曲线拟合功能可实现ΔK-da/dN曲线、R阻力曲线。

C.软件可以显示多个窗口多个曲线,曲线坐标自动调整或自定义。

 裂纹扩展参数界面.png

参数界面

A.通过柔度法按标准(ASTM、ISO、GB等)规定预制或者扩展预设的裂纹长度。

B.支持升K或者降K法。

C.支持中途更改试验的控制参数和试样参数。

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疲劳预制裂纹-裂纹长度趋势图

 

A.对于试样尺寸参数有示意图,增加对参数的理解。

B.支持预制裂纹、裂纹扩展速率、KIC、CTOD、JIC等测试。

C.支持CT、SEB等试样形状。

D.支持单试样加卸载、多试样测试方法。

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裂纹扩展速率-ΔK-da/dN曲线界面

A.实时计算并且记录裂纹扩展速率试验相关数据。

B.可通过周期间隔或者裂纹长度值变化设定获取的有效数据点。

C.支持升K或者降K法。

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裂纹扩展速率-ΔK-da/dN(log)曲线界面

A.支持自动或手动获取弹性段。

B.KIC有效值判断。

C.支持ASTM E399、GB/T21143、ISO12135、ISO15653。

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断裂韧性KIC 曲线界面

A.支持自动或手动获取弹性段。

B.有效值判断。

C.支持ASTM E1820、ASTM E1290、GB/T21143、ISO12135、ISO15653。

D.支持δ0、δ0.2、δi、J0、J0.2、Ji的测量。

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断裂韧性CTOD曲线界面

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断裂韧性δ-R曲线界面

A.支持自动获取加卸点、可设置加卸点范围取值。

B.支持ASTM E1820、GB/T21143、ISO12135、ISO15653。

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断裂韧性单试样加卸载曲线界面

A.支持自动或手动获取弹性段。

B.有效值判断。

C.支持δ0、δ0.2、δi、J0、J0.2、Ji的测量。

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断裂韧性J-R曲线界面


 裂纹断裂.png

试验结束后试样断口

 


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