带有裂纹构件的钢桁桥的检测和评估研究

在19世纪末至20世纪中叶,许多较大跨径的公路钢桥被建造起来,并且至今仍在运营。然而,在今天大轴重大流量交通荷载作用下,许多部位已经出现了疲劳裂纹,因此,桥梁病害的检测与钢构件的安全评估就显得尤为重要。而断裂力学是研究具有初始缺陷材料的有力工具。以嫩江钢桥为例,对该桥的钢材断裂韧性以及初始裂纹进行了检测,以及对检测结果的断裂力学分析,然后依据检测结果应用断裂力学方法对该桥的主要杆件进行了安全性能评估。     

基于无损探测信息的既有钢桥构件疲劳可靠度更新评估

现代无损探测技术不仅可以检测结构中存在的疲劳裂纹,而且无损探测信息可用于疲劳可靠度的更新评估。研究表明基于贝叶斯定理的概率断裂力学评估方法能有效地引入无损检测结果,实现裂纹扩展模型和相应参数的更新。本文基于疲劳裂纹无损检测的概率特性和贝叶斯定理,建立基于贝叶斯定理的既有钢桥构件疲劳可靠度更新模型,从而完善既有钢桥疲劳寿命与使用安全评估方法体系。以上海市浙江路桥为例,按本文给出的疲劳可靠度更新模型,计算得到第三吊杆(M3L3)检测更新后的β-T曲线。由-βT曲线可知,当未检测到裂纹时,相应的疲劳可靠度增大;当检测到未知裂纹时,相应的疲劳可靠度减小;当检测到具体裂纹时,疲劳可靠度也有明显变化。     

带有裂纹构件的旧钢桁桥的安全评估

采用断裂力学理论对老化钢桁桥的安全性能进行评估并对最终承载能力予以估算,已越来越多地被工程界接受.为了得到试样破坏时的最终承载能力,对三组Ⅰ型试样进行三点弯曲试验,并推出断裂韧性KIC以及带有一定长度裂纹的构件允许应力[σ]的计算式.采用现场无损测试和磁探法来测定钢构件的裂纹情况.通过对现场测试结果与理论计算结果的比较,可以得出,采用断裂力学方法对带有裂纹构件的老化钢桁桥的安全性能进行评估的必要性.     

钢桥无损检测的可靠度理论及应用研究进展

损伤容限方法正逐步成为钢桥设计、评定与维护的理论基础.损伤检测作为损伤容限理论的重要组成部分,在确定构件初始缺陷/裂纹尺寸,优化结构检测周期等方面起着关键作用,其可靠度水平直接关乎结构的安全.回顾了无损检测可靠度指标-检出概率(POD)的计算理论,介绍了钢桥结构维护常用的无损检测手段,整理了获取裂纹/缺陷检出概率的主要...     

钢桁架桥三维裂纹扩展数值模拟

基于有限元软件ANSYS建立了一个含螺拴孔边裂纹的三维钢桁架桥断裂力学精细分析模型.通过与同务件下梁单元模型的计算结果对比,验证了模型的可靠性.分析表明该模型中采用的连接和假设是合理的,可用于钢桁架桥三维裂纹扩展模拟和疲劳寿命评估.     

带有裂纹构件的旧钢桁桥的安全评估

采用断裂力学理论对老化钢桁桥的安全性能进行评估并对最终承载能力予以估算,已越来越多地被工程界接受。为了得到试样破坏时的最终承载能力,对三组I型试样进行三点弯曲试验,并推出断裂韧性KIC以及带有一定长度裂纹的构件允许应力[σ]的计算式。采用现场无损测试和磁探法来测定钢构件的裂纹情况。通过对现场测试结果与理论计算结果的比较,可以得出,采用断裂力学方法对带有裂纹构件的老化钢桁桥的安全性能进行评估的必要性。     

钢结构桥梁焊接节点腐蚀疲劳研究进展

为深化对钢桥焊接节点腐蚀疲劳问题的认识,通过对既有研究成果进行梳理,从钢桥腐蚀原因及特点、焊接节点腐蚀疲劳性能影响因素及焊接节点腐蚀预测模型等方面进行了总结,探讨了钢桥焊接节点腐蚀疲劳研究的现状和发展趋势。针对环境腐蚀下疲劳裂纹萌生机理,重点讨论了点蚀疲劳损伤过程。基于3种典型的腐蚀疲劳模型(叠加模型,竞争模型和乘积模型),对腐蚀疲劳裂纹扩展机理进行了综述。对基于S-N曲线、Miner线性累积损伤理论和基于断裂力学裂纹扩展速率公式的两种主要的腐蚀疲劳寿命预测方法进行了归纳。研究结果表明:钢桥焊接节点腐蚀疲劳体现为环境介质和循环应力双重驱动下的裂纹扩展问题,其疲劳破坏模式、疲劳损伤机理、抗疲劳设计等问题更为复杂;钢桥腐蚀疲劳损伤驱动机理、腐蚀疲劳寿命评估方法及适用的疲劳性能强化技术,是钢桥的全寿命周期设计理论的重要基础和钢桥可持续发展亟待解决的重要研究课题。     

基于断裂力学模型对铆接铁桥剩余寿命的评估

以某黄河铁桥为例,结合有限元分析,介绍了基于断裂力学的既有铆接铁路钢桥剩余寿命评估的原理和方法,克服了传统疲劳评估方法中存在的不足,提出了该桁架剩余寿命评估结果。     

在役钢管混凝土系杆拱桥结构检测与安全评估

以某在役钢管混凝土系杆拱桥为对象,对其进行常规检测,并在此基础上,建立了该桥的有限元模型,并对其实施了静载试验,通过有限元分析与试验结果的对比,对该桥进行了安全评估.     

钱塘江大桥疲劳检算和剩余寿命评估研究探讨

基于原始档案资料,建立了钱塘江大桥三维力学模型,计算获知各验算构件的应力历程并利用雨流计数法统计得到应力谱。依据规范,采用传统的疲劳损伤积累原理计算构件的损伤度,由此确定出剩余寿命评估对象。利用断裂力学方法精确模拟临界构件的裂纹扩展,从而计算出评估杆件的剩余寿命,并依据计算结果确定该桥的检测间隔。