考虑腐蚀效应的锚箱式索梁锚固结构疲劳性能分析.pdfVIP

第

42

卷第

1

期Vol.42

No.1工程力学

2025年1

月Jan.2025ENGINEERING

MECHANICS64

文章编号：1000-4750(2025)01-0064-10

考虑腐蚀效应的锚箱式索梁锚固结构

疲劳性能分析

王

莹，蒋松柏，时浩然

(东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室，南京

211189)

摘

要：锚箱式索梁锚固结构作为大跨斜拉桥常用的锚固形式之一，其结构复杂、焊缝众多，在车辆、风等疲

劳荷载作用下易于发生疲劳破坏。同时，锚箱内部形成的盐雾腐蚀环境会进一步加速锚固区疲劳性能的劣化。

为研究腐蚀效应对锚箱式索梁锚固结构疲劳性能的影响，该文采用能反映腐蚀电化学机理的元胞自动机模型获

得了锚固区典型构件的表面点蚀坑模型，并以润扬长江北汊斜拉桥为工程背景建立了考虑腐蚀表面粗糙度的大

跨斜拉桥的有限元模型。基于现场实测的车辆数据建立了疲劳车辆模型，考察了在疲劳车辆模型作用下典型的

锚箱构件腐蚀对索梁锚固结构疲劳性能的影响。通过采用可反映电化学本质的元胞自动机模型代替了工程上传

统的均匀折减厚度的方式来考虑腐蚀效应，可充分考虑表面粗糙度和点蚀坑底部的应力集中对腐蚀构件性能劣

化的影响。面向大跨斜拉桥整体结构进行受力分析可确保锚固区部位应力分布的准确性。该研究方法充分考虑

了腐蚀的电化学效应和实际的通行车辆荷载对索梁锚固区力学性能的影响。研究结果表明：与未考虑腐蚀效应

相比，锚箱底板、上腹板和下腹板构件分别在10%的质量损失率下，锚箱式索梁锚固结构的疲劳寿命分别降低

了21.18%、26.99%和6.3%。因此，腐蚀效应会大幅降低锚箱式锚固结构的疲劳寿命，需充分予以关注。

关键词：桥梁工程；索梁锚固区；锚箱；元胞自动机；腐蚀；疲劳寿命

中图分类号：U448.27

文献标志码：A

doi:

10.6052/j.issn.1000-4750.2022.10.0867

FATIGUE

PERFORMANCE

ANALYSIS

OF

ANCHOR

BOX

TYPE

CABLE-GIRDER

ANCHORAGE

STRUCTURE

CONSIDERING

CORROSION

EFFECTS

WANG

Ying

,

JIANG

Song-bai

,

SHI

Hao-ran

(Key

Laboratory

of

Concrete

and

Prestressed

Concrete

Structures

of

Ministry

of

Education,

Southeast

University,

Nanjing

211189,

China)

Abstract:

The

anchor

box

type

cable-girder

anchorage

structure,

which

is

one

of

the

common

anchorage

forms

for

large

span

cable-stayed

bridges,

has

a

complex

structure

with

many

welds

and

is

susceptible

to

fatigue

damage

under

fatigue

loads

such

as

vehicles

and

wind.

Meantime,

the

salt

spray

corrosive

environment

formed

inside

the

anchor

box

will

further

accelerate

the

deterioration

of

the

fatigue

performance

of

the

anchorage

zone.

In

order

to

study

the

influence

of

corrosion

effects

on

the

fatigue