预应力钢绞线断裂冲击响应谱研究

郑高明,李红明*,唐柏鉴,王 飞

(1.江苏科技大学 土木工程与建筑学院,镇江 212005) (2.苏州科技大学 土木工程学院,苏州 215011)

预应力拉索已广泛应用于桥梁工程、大跨建筑、高耸结构等领域．拉索的预应力使结构内蕴含巨大能量,拉索一旦断裂,将瞬间释放能量,对剩余结构产生冲击作用．拉索断裂的冲击时程,如同其他动载时程也包括持时、幅值、形状特征三要素,然又以持时为首要，但当前对此研究甚少[1-2],亟需解决．

美国规范[3-4]对去除构件法移除失效构件时,规定了移除时间的上限(1/10剩余结构周期),但是基于普通框架,对于瞬间断裂的拉索,规范的上限值过大,缺乏实用性．文献[5]通过电液伺服作动器对钢绞线进行等应变率拉伸,得到未损伤钢绞线的平均断裂时间约为5.5×10-3s,同时比对了两组外圈钢丝具有1.0 mm和1.9 mm深环向刻痕的损伤钢绞线．文献[6]以15.2 mm直径的1860级钢绞线为对象,采用MTS拉伸试验机,数据采集频率1 600 Hz,试验研究了完好索体、环向均匀损伤两种钢绞线的拉伸断裂时程,考察了加载速率对索断冲击时程及持时的影响．

美国后张法协会(PTI)[7]针对斜拉桥的设计,要求考虑一根拉索断裂产生的冲击作用,并提供了两种计算方法:一种是拟动力方法,另一种是非线性动力分析方法．

拟动力方法,即在破断拉索的上下锚点处施加一对大小为2倍索力的反向荷载,然后对桥梁进行等效静力分析．该法操作简单,然而2倍放大系数是否能够普遍适用,引起了诸多学者的质疑……