1. 研究目的与意义（文献综述）

斜拉桥又称为斜张桥，斜拉桥的主要受力构件有斜拉索、桥塔、主梁。其中斜拉索将主梁及桥塔连接起来，是斜拉桥的主要受力构件。从结构体系来讲，由于拉索代替支墩，可以将主梁视为多跨连续梁，变相的将连续梁的支撑由下部承压桥墩变为上部受拉斜拉索（钢索），拉索又将荷载传递至桥塔，即将简支梁桥各个桥墩承压集中到一处桥塔。由此可见，斜拉桥是一种简支梁桥的“变种”。斜拉桥具有跨越能力大（200~800m的经济合理适用跨径范围）、建筑高度小（高度通常为跨径的1%~2%，既有利于桥下净空需求又能充分降低引道填土工程量）、受力合理、设计多样性强、施工安全方便、刚度大和桥型美观等优点，所以在桥梁建设中越来越多的地区选择斜拉桥。从世界上第一座斜拉桥在上个世纪50年代在瑞典落成以来，斜拉桥的建设进入了蓬勃发展的时代，截至2015年，全世界范围内建设的斜拉桥已经超过了600座。对于我国来说，20世纪70年代以来是我国斜拉桥建设和发展的黄金时期。在21世纪到来之前，我国已经建设了超过100座斜拉桥，而且目前我国的斜拉桥总数量（已建成或正在建设）已经占到了世界上总数量的三分之一，超越了200座的数量大关。尤其是在斜拉桥的跨径上，我国大跨径混凝土斜拉桥建设技术领先世界，例如苏州——南通长江大桥（世界最大跨径斜拉桥）其主跨径将近1100m。

但是随着斜拉桥的迅猛发展，斜拉桥在各方面所存在的问题和隐患也越来越突出，其材料和桥身的安全性、耐久性更是学术界一直重点研究和关注的方面。在斜拉桥的所有安全和耐久问题中，斜拉索是最为关键的部分。因为斜拉索被视为斜拉桥的核心受力和组成部分，而且对于一座桥来说，斜拉索的受力是整体平衡的，一旦有一根斜拉索出现了问题都会导致整座斜拉桥的毁灭性崩塌。简单来说，斜拉索决定了斜拉桥的使用和寿命。而在众多因素中，斜拉索的腐蚀是对斜拉索寿命影响最大的因素。斜拉索的腐蚀严重后会使承载能力的急剧下降，进而威胁斜拉桥的整体安全。因此桥梁的管理单位必须定期检查和更换斜拉索。长此以往带来人力、管理、材料资源的成本非常高昂，违背了斜拉桥建设的初衷——高效经济的便捷出行。目前大部分斜拉桥又位于崇山峻岭或者江河湖之上，桥所处的自然环境也就非常复杂，加之斜拉索承受着对其承载性能很不利的交变荷载，会对斜拉索的腐蚀产生非常不利的影响，换索操作也因此具有非常大的难度系数，由此也会产生更加高昂的成本。而且由于斜拉索本身承受非常大的应力，在换索时必须要注意安全，否则巨大的应力会对操作人员和设备造成毁灭性的打击和破坏。桥梁管理单位为了保证桥梁安全使用往往没有利用尽斜拉索的使用寿命就提前换索，这会造成很大的浪费，因此对于斜拉索在交变荷载作用下的承载能力分析以及剩余疲劳寿命的评估具有非常重要的实际应用意义。

2. 研究的基本内容与方案

论文题目：风车荷载作用下斜拉索的腐蚀疲劳研究

基本内容：斜拉索作为斜拉桥主要承重构件，在列车行走及风荷载作用下，拉索会受到循环应力与腐蚀环境的协同作用，不可避免的出现各种裂纹，其中由腐蚀坑发展形成的腐蚀疲劳裂纹影响最大，裂纹扩展会使拉索产生突然的断裂失效，严重影响了斜拉桥的安全性能。本论文针对平行钢丝拉索的腐蚀疲劳机理，建立钢丝腐蚀疲劳寿命预测模型，从而得出斜拉索钢丝的裂纹扩展寿命。通过应用ansys建立斜拉桥整桥模型，并施加风载及车载得到斜拉索的受力状态，作为平行钢丝精细有限元模型的荷载条件；随后采用ansys及workbench建立平行钢丝模型进行精细有限元分析，分析蚀坑对于拉索钢丝的的影响，对并建立带有表面裂纹的钢丝有限元模型，求解带有表面裂纹的钢丝应力强度因子，并拟合得到兼顾半圆形裂纹扩展和直线形裂纹扩展的应力强度因子形状修正系数f的数学公式。在分析拉索钢丝腐蚀疲劳过程及裂纹形成和扩展过程的基础上，结合腐蚀疲劳破坏的特点，提出了将平行钢丝的腐蚀疲劳寿命评价的计算方法。这对于延长拉索使用寿命、改进拉索防腐蚀设计和避免重大安全事故的发生具有重要理论意义与工程应用价值。

目标：1.查阅不少于15篇的相关资料，其中近五年外文文献不少于3篇，完成开题报告

3. 研究计划与安排

2018年3月1日-2018年3月8日：毕业实习

2018年3月9日-2018年4月11日：查阅相关资料，明确研究内容

确定论文题目，撰写开题报告

2018年4月12日-2018年5月31日：用ansys进行有限元模型的建立，在模型上施加风载及车载，并得到拉索的应力时程曲线；应用ansys及ansys workbench建立精细有限元分析，得到拉索钢丝在坑蚀下的应力集中系数，及拉索钢丝的裂纹扩展强度因子，撰写毕业论文

4. 参考文献（12篇以上）

[1] sergei a.shipliow. study on stress wear rupture and corrosion fatigue: historical review and trend [d]. university drive n.w.,calgary，alberta，canada t2n 1n4

[2] 李岩，吕大刚，盛洪飞， 考虑随机车载--风载联合作用下部分斜拉索疲劳可靠度研究[j]， 中国公路学报，2012，25(2):60-66

[3]温文峰， 缆索高强钢丝腐蚀疲劳性能研究[d]，南京：河海大学，2008

[4]梁雄，斜拉桥拉索腐蚀行为及使用寿命预测研究[d]，重庆交通大学,2008.