本发明涉及桥梁吊杆锈蚀领域，特别涉及一种内部钢丝锈蚀状态下吊杆应力集中系数的计算方法。
背景技术：
1、吊杆是桥梁结构中重要的传力构件，通常由平行钢丝束组成。随着服役时间增大，吊杆由于受到外在环境侵蚀和疲劳荷载双重影响，吊杆内钢丝易在锚固端等区域易产生锈蚀损伤，锈蚀损伤引发应力集中现象，造成吊杆寿命降低，从而促使许多吊杆在远低于预期使用寿命时突发断裂，严重威胁到人民的生命财产安全。
2、考虑到应力集中位置处应力的扩大倍数可采用应力集中系数表示，因此，为了更好的判断内部钢丝锈蚀状态下吊杆的危险程度，推导在内部钢丝锈蚀状态下吊杆的应力集中系数十分必要。传统应力集中系数的计算多采用有限元、试验测试等方法，计算复杂且耗时多，不利于简化计算与推广。而公告号为cn113505513b的中国发明专利提出了一种锈蚀吊杆应力集中系数的计算方法，虽然该计算方法给出的表达式可代替有限元法来求得具有锈蚀球坑吊杆的应力集中系数，简化对具有锈蚀球坑吊杆的应力集中系数的计算，为工程中具有锈蚀球坑吊杆的应力集中系数提供了一种快速方法，避免采用有限元法计算耗时且复杂的问题，节约了时间成本，但是，该计算方法仅对吊杆内单根锈蚀钢丝进行研究，未考虑到吊杆内钢丝束中其余未锈蚀的钢丝对其的影响，因此，其计算结果不够精确。
3、为此，提出一种内部钢丝锈蚀状态下考虑钢丝束影响的吊杆应力集中系数的计算方法十分必要。
技术实现思路
1、鉴于以上内容，有必要提供一种内部钢丝锈蚀状态下吊杆应力集中系数的计算方法，该计算方法考虑了吊杆内钢丝束中其余未锈蚀钢丝对吊杆整体应力集中系数的影响，得到的表达式可以实现快速、准确的计算锈蚀吊杆的应力集中系数，且计算结果较为准确，适用性强。
2、为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
3、一种内部钢丝锈蚀状态下吊杆应力集中系数的计算方法，考虑到吊杆内钢丝束中最边缘钢丝上锈蚀坑的半径r、锈蚀坑的深度d、钢丝直径d以及钢丝束内钢丝数量n同锈蚀吊杆应力集中系数k之间的函数关系式，锈蚀吊杆应力集中系数k的表达式为：
4、
5、进一步地，锈蚀坑的半径r的取值范围为
6、进一步地，锈蚀坑的深度d的取值范围为0＜d＜2r。
7、对于上述锈蚀吊杆应力集中系数k的表达式，本发明是通过如下方法建立的：
8、首先，利用正交设计方法分别对锈蚀坑半径r、锈蚀坑深度d、钢丝直径d以及钢丝束内钢丝数量n四个参数进行正交设计；
9、其次，采用ansys有限元软件根据设计结果建立具有不同锈蚀坑半径r、锈蚀坑深度d、钢丝直径d以及钢丝束内钢丝数量n的内部钢丝锈蚀状态下吊杆有限元模型，并利用所建立的有限元模型求得对应的吊杆应力集中系数；
10、最后，根据多组数据，拟合锈蚀坑半径r、锈蚀坑深度d、钢丝直径d以及钢丝数量n同锈蚀吊杆应力集中系数k之间的函数关系式，并与ansys有限元计算的结果进行对比，验证公式正确性，从而得到本发明内部钢丝锈蚀状态下吊杆应力集中系数k的表达式。
11、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
12、1、本发明针对内部钢丝锈蚀状态下吊杆应力集中系数计算精度不高的问题，从吊杆内钢丝束出发，考虑了吊杆内钢丝束中其余未锈蚀钢丝对吊杆整体应力集中系数的影响，从而提高了应力集中系数的计算精度。
13、2、本发明针对内部钢丝锈蚀状态下吊杆应力集中系数计算效率不高的问题，建立了吊杆应力集中系数k与锈蚀坑半径r、锈蚀坑深度d、钢丝直径d以及钢丝束内钢丝数量n的函数关系式，通过该函数关系式得出吊杆应力集中系数k的表达式，这样，通过简单测量n、d、r、d就可以快速计算内部钢丝锈蚀状态下吊杆应力集中系数，这为后续工程中吊杆应力集中系数的计算提供了一种快速方法。
14、3、本发明计算简单，操作便利，适用性强，具有很高的推广价值。
1.一种内部钢丝锈蚀状态下吊杆应力集中系数的计算方法，其特征在于，考虑到吊杆内钢丝束中最边缘钢丝上锈蚀坑的半径r、锈蚀坑的深度d、钢丝直径d以及钢丝束内钢丝数量n同锈蚀吊杆应力集中系数k之间的函数关系式，锈蚀吊杆应力集中系数k的表达式为：
2.如权利要求1所述的一种内部钢丝锈蚀状态下吊杆应力集中系数的计算方法，其特征在于，锈蚀坑的半径r的取值范围为
3.如权利要求1所述的一种内部钢丝锈蚀状态下吊杆应力集中系数的计算方法，其特征在于，锈蚀坑的深度d的取值范围为0＜d＜2r。
