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p--S--N曲线拟合方法与斜拉索概率寿命预测
| 论文题名： | p--S--N曲线拟合方法与斜拉索概率寿命预测 |
| 关键词： | 斜拉桥;p-S-N曲线;概率寿命预测;曲线拟合;累积损伤 |
| 摘要： | 斜拉桥是一种受力性能合理，被广泛采用的桥梁形式。近年来，我国交通量增长迅速，加之许多大跨斜拉桥往往地处风速较大地区，使得运营期间结构在风荷载、车辆荷载作用下的安全问题突出，这些频繁的交变荷载往往产生较大循环应力，容易引起结构的疲劳破坏。由于桥梁应用材料科学理论发展的不完善以及车辆超载、地震、风等客观因素，已建成的某些斜拉桥等大跨度桥梁出现在了诸如拉索腐蚀、断裂，主梁裂缝等各种危害，影响了结构的正常运营，甚至给桥梁带来安全性方面的隐患。作为斜拉桥的主要构件——斜拉索的寿命预测显得很必要。主要工作叙述如下: 首先，以往的斜拉索计算疲劳寿命时，只采用50％存活率的S-N曲线作为寿命估计的基础，在实际工程中我们希望构件具有更高的可靠度，所以本文运用p-S-N曲线来估计不同可靠度下的斜拉索的概率寿命。作为结构概率寿命的基础，总结了国内外先进的p-S-N曲线试验方案与试验数据回归方法，即用小样本，并充分、合理利用数据，从有限的实验数据中尽可能提取更多信息，把p-S-N曲线参数准确估算出来。 其次，由于经验数据有限，为了反复验证p-S-N曲线试验方案是否合理，本文采用Monte Carlo方法产生伪随机数，这样就可以进行多次试验与验证。目前各p-S-N曲线理论方法适用于什么具体的材料或子样个数，主要在于材料疲劳寿命的分散性与子样个数，这一点可以从各个p-S-N曲线理论方法寿命估计值的表达式中可以看出。因此本文采用三种不同疲劳寿命分散性的材料进行p-S-N曲线试验方案论证，得出不同的p-S-N曲线理论方法适用于何种疲劳寿命分散性的材料，对p-SS-N曲线试验方案的试件子样个数及应力等级的选取也进行了分析研究。 再次，由于常规的疲劳试验对试件所施加的应力循环通常是常幅的，但是由于斜拉桥所受风荷载、车辆荷载等的应力循环都是变幅的，因此所测得或模拟的信号最终要转化成为等效等幅应力，这样才能进行斜拉索寿命估算。本文通过对实桥斜拉索的分析，得到其应力时间历程，运用雨流计数法和线性累积损伤理论，并结合p-S-N曲线得到斜拉索等效等幅应力以及斜拉索的计算可靠度。 最后，本文在总结了以往斜拉索的疲劳寿命估计方法，结合不同可靠度下的p-S-N曲线对实桥斜拉索进行寿命预测。随着可靠度的提升，斜拉索的寿命随之降低但是满足设计年限100年的要求。 |
| 作者： | 孟迪 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 谢里阳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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