Denne afhandling undersøger udmattelsesresponset ved bøjning af et parallelt enkelstrengs skråstagskabel af stål udsat for periodisk transverse deformationer. Forøgelse af antal og efterspørgsel for længere kabelspændvidder har ledt til et forøget antal rapporterede skader samt udskiftninger af skråstagskabler grundet vind- og trafikforårsaget udmattelse. Forståelse for udmattelsesmekanismer er veletableret ved størstedelen af alle stålkonstruktioner. Ved kabler udgjort af stålstrenge mangler mange vigtige aspekter relateret til bøjningsudmattelse dog stadig at blive klargjort.Afhandlingen indleder med en litteratur redegørelse af state-of-the-art indenfor udmattelsestests samt udmattelsesresistens af kabler. Studiet hjalp til at systematisere forståelsen af udmattelseskarakteristikker af brokabler udsat for periodisk transverse deformationer, brudmekanismer associeret med variabel belastning samt forskellige testprocedurer.Eftersom moderne skråstagskabler er udgjort af et antal individuelle højstyrke stålstrenge startede forskningsstudiet med en omfattende mængde eksperimentielt arbejde med fokus på udmattelsesresponset af et enkeltstrengskabel udsat for periodisk bøjningsbelastning. De første analyser af deformationerne viste, afhængigt af forankringstypen, at udmattelsen ved bøjning muligvis kontrolleres enten af lokale bøjningsdeformationer eller af interne kabelgnidninger (slidning) af de spiralbundne strenge. Det eksperimentielle studie involverede en detaljeret beskrivelse af de observerede brudmekanismer. Til dette formål blev benyttet en digital billede korrelations (DBK) teknik som et effektivt stykke værktøj til at kvantificere de indre kabelgnidninger samt måling af individuelle tøjningsmål i strengenes længderetning.Den nye anvendelse af DBK teknikken til måling af lokal kabeldeformation leverede relevant information om den interne flytningstilstand af kabelemnet ved aksiel samt transvers belastning og førte til en mere dybdegående forståelse af den underliggende udmattelsesmekanisme. De eksperimentielle data indikerer at de indre kabelgnidninger, grundet transverse deformationer, var størst ved neutralaksen af enkeltstrengskablet. Endvidere viste resultaterne at kombinationen af træktøjninger samt interne gnidningsbevægelser er mest ufordelagtig ved midten samt ved forankringen af enkeltstrengskablet. Det blev ligeledes vist, i mangel på en guide, at høje lokaliserede krumninger grundet bøjning muligvis er skyld i flydning i enkeltstrengskablet. Ud fra de udførte serier af dynamiske udmattelsestests er slidningen samt det lokaliserede udmattelsesspektrum ved bøjning blevet udledt til vurdering af enkeltstrengskablets udmattelseslevetid. Analysen af de mekaniske aspekter af enkeltstrenge udsat for bøjningsbelastning leverede information omkring spændingsfordelingen over tværsnittet ved brud og havde til formål at forklare forskellene i de observerede udmattelsesmodeller.Endelig, da udmattelsesopførslen ved bøjning af et enkelt enkeltsrengskabel var beskrevet i detaljer fokuserede det eksperimentielle studie på fuldskala multistrenge skråstagskabler udsat for transverse deformationer.De eksperimentielle undersøgelser udført på parallelle enkeltstrengs skråstagskabler havde tre formål. Først og fremmest blev der opstillet en sammenhæng mellem udmattelsesopførslen ved bøjning af et enkelt enkeltstrengskabel samt for multistrenge skråstagskabler gennem fuldskala forsøg ud fra data opnået ved DBK målinger. For det andet blev det undersøgt om udmattelseslevetiden af et multistrengs skråstagskabel kan forudsiges baseret på et udmattelsesspektrum udledt fra tests på enkle enkeltstrengskabler. For det tredje blev forholdet mellem den transverse stivhed og trækkraftens variation (hysteresis) af et enkeltstrengskabel samt for et multistrengsemne undersøgt. Resultaterne fra fuldskala testsne leverede relevant information vedrørende det strukturelle respons af et moderne skråstagskabel udsat for periodisk transvers belastning og resulterede i signifikant indblik i bøjningsopførslen ved kritiske placeringer i et multistrengs montage med hensyn til bøjningsudmattelse, dvs. ved deviatoren samt udgang af soklen. Afhandlingen slutter med et eksempel på hvorledes forskningsarbejdet kan blive benyttet til estimere livscyklusopførslen af en observeret skråstagsbro. Karakterisering af brodata præsenteres og en generisk metode til analyse af kabeludmattelse i kabelbroer foreslås.Med denne forskning er en af de mest elementære oversigter for livstidsevalueringer af kabel-bærende konstruktioner, navnlig udmattelses resistens ved bøjning af parallelle enkeltstrengs skråstagskabler blevet adresseret.
展开▼
