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铆接钢桥剩余寿命与使用安全评估
| 论文题名： | 铆接钢桥剩余寿命与使用安全评估 |
| 关键词： | 铆接钢桥;疲劳;断裂;荷载谱;应力谱;剩余寿命;断裂有限元模型;概率断裂;可靠指标;可靠度评估;失效模式;系统疲劳可靠度;Monte-Carlo模拟;检测间隔 |
| 摘要： | 二十世纪初至二十世纪七十年代,中国修建了大量铆接公路与铁路钢桥,这些铆接钢桥承受着日益繁重的交通荷载,其疲劳剩余寿命已受到桥梁管理部门的高度重视.为确保铆接钢桥的使用安全,避免不必要的维护与更换,发展一套铆接钢桥疲劳剩余寿命与使用安全评估系统十分必要.该文基于铆接钢桥的疲劳损伤演化机理,以及铆接结构多破坏模式和铆接多成份、多构件的疲劳失效特点,对既有铆接钢桥剩余寿命与使用安全评估理论与方法进行了系统研究,建立了基于疲劳累积损伤理论、断裂力学和可靠度理论的铆接钢桥使用安全评估系统.该文研究工作主要表现在以下几个方面:1.针对中国公路与铁路桥梁设计规范尚未对交通荷载谱模拟作出规定的不足,在现场交通观测和应力谱实测基础上,运用Monte Carlo模拟技术,实现了公路与铁路桥梁交通荷载谱和应力谱的模拟.2.在合理确定铆接细节疲劳强度基础上,按线性Miner累积损伤准则,对铆接钢桥疲劳寿命进行了估算,由此确定铆接构件的检测优先级.3.提出了基于断裂力学评估铆接钢桥剩余寿命与使用安全的基本方法.根据铆接构件的疲劳破坏特征,建立了铆接钢桥简化CCT和DECT模型.鉴于简化断裂分析模型的不足,建立了铆接构件断裂分析模型,构件模型可合理计入铆接构造、钉载等对疲劳裂纹扩展的影响;并运用板壳断裂力学有限元程序,经计算回归得到了铆接构件断裂分析模型的几何修正因子公式.4.建立了反映铆接钢桥疲劳破坏机理的脆断和韧断概率失效模型,给出了用于疲劳可靠性分析的极限状态方程,并合理确定了随机变量的参数取值.建立了铆接钢桥构件单角钢概率疲劳破坏模型,并首次提出了铆接钢桥构件双角钢概率疲劳破坏模型,基于Monte Carlo算法实现了铆接钢桥构件单角钢、双角钢疲劳断裂失效概率的计算,编制了相应的概率断裂分析程序SAPFF、DAPFF.5.提出了铆接钢桥结构系统疲劳断裂可靠性分析模型,建立了Monte Carlo法计算铆接钢桥结构系统疲劳断裂失效概率的基本流程,并编制了用于铆接钢桥结构系统概率断裂分析的大型程序RBSPFF.6.将该文建立的基于铆接结构疲劳损伤与破坏机理的铆接钢桥确定性与概率性评估方法,应用于既有公路与铁路铆接桁架桥剩余寿命与使用安全评估,合理确定了检测间隔. |
| 作者： | 王春生 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 陈艾荣;陈惟珍 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2003 |
| 正文语种： | 中文 |
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