基于可靠度理论的焊接结构疲劳寿命评估

以16MnR钢的焊接结构为例,视主要变量为不确定的,考虑Taylor展开的方法求解一般函数的均值和标准差。根据断裂判据,采用JC法(国际结构安全度联合委员会JCSS推荐)对这种结构进行疲劳可靠性分析,并运用概率断裂力学方法进行给定可靠度下的剩余疲劳寿命计算。算例结果表明,JC法计算精度较高,采用断裂力学方法估算含裂纹构件的剩余疲劳寿命是可行的。     

基于BS5400的桥梁构件疲劳寿命分析方法的研究

通过基于BS5400的桥梁焊接结构在给定失效概率下的疲劳寿命分析,对概率模型进行总结、分析、改进.在此基础上,探讨对桥梁结构关键构件的疲劳寿命做出任意概率可靠性的评估的方法.并对修正过的概率模型计算方法在实际应用中的可靠性进行了分析.     

钢桥整体节点疲劳寿命评估

以某钢桁梁桥为背景,基于ANSYS有限元软件对桥梁在移动荷载作用下的动力性能进行分析,找出了桥梁最不利的整体节点;提取了车辆过桥时,该整体节点的应力时程曲线,利用雨流计数法原理,计算出该整体节点处的应力频值谱,并利用名义应力法对桥梁整体节点疲劳寿命进行了评估。研究结果表明,桥梁整体节点设计合理,正常使用年限内是不会产生破坏的。     

自然锈蚀钢筋的疲劳试验

为科学预测并适当延长既有服役混凝土桥梁的使用寿命,在考虑锈蚀率和应力幅值影响的基础上,对在服役老化混凝土构件中截取的25根锈蚀钢筋试件进行了轴向拉伸疲劳试验.经统计回归分析,建立了考虑锈蚀率影响的轻度、中度、重度自然锈蚀钢筋疲劳曲线方程,探讨了轻度、中度、重度自然锈蚀钢筋疲劳寿命的退化规律,给出了50％保证率不同预期疲劳寿命下轻度、中度、重度自然锈蚀钢筋容许应力幅值的建议值,并与轻度、中度加速锈蚀钢筋容许应力幅值的建议值进行了对比.结果表明:轻度、中度、重度自然锈蚀钢筋的应力幅值与疲劳寿命均呈对数线性关系,但疲劳寿命急剧下降,且应力幅值越大其降低幅度越大.     

锈蚀RC梁持荷作用后的疲劳寿命预测模型

为探究锈蚀混凝土梁在持荷损伤后的疲劳寿命规律,文中通过引入锈蚀作用修正系数,建立损伤混凝土梁的疲劳寿命预测模型;根据线弹性断裂力学基本理论,考虑钢筋等效初始缺陷尺寸,建立基于EIFS的疲劳寿命预测模型。并根据S-N曲线方程分析损伤混凝土梁剩余疲劳寿命随着钢筋临界锈蚀率的变化规律,研究表明当钢筋锈蚀率超过7.5%时,损伤混凝土梁的疲劳寿命不足50%。疲劳寿命预测模型与结果可为混凝土结构疲劳性能分析提供参考。     

采用损伤力学-有限元法预估钢桥梁焊接构件疲劳寿命

采用损伤力学有限元全耦合方法对钢梁焊接构件的疲劳寿命进行分析,并将分析方法嵌入大型通用有限元软件ABAQUS用户接口里,便于对工程结构疲劳损伤累积过程进行分析。分别以线性米勒准则和高周疲劳损伤演化方程为疲劳损伤演化规律,对青马大桥纵向加劲桁架整体节点进行疲劳损伤全耦合分析,计算构件焊缝处的疲劳损伤演化过程并预测其相应的寿命。     

钢材中非金属夹杂物对塔机结构疲劳寿命的影响

从塔式起重机倒塔事故实例入手,通过对断口检查、超声波检测、材料弯曲试验和非金属夹杂物对早期疲劳破坏发生机理的分析,说明塔式起重机主要受力材料中非金属夹杂物对结构疲劳寿命的影响。     

锈蚀钢材力学性能退化规律试验研究

通过5种加速锈蚀方法(酸性土壤、盐性土壤、酸性大气、盐性大气和湿热循环)获得多组锈蚀钢材,针对锈蚀试件表面蚀坑随机性很大的特点,借助表面粗糙度检测仪对锈蚀后试件表面轮廓进行测量,并运用分形理论,建立了锈蚀钢结构表面蚀坑的表征方法——分形维数,并通过锈蚀试件的力学性能试验,探讨锈蚀程度对钢材屈服强度、极限强度、伸长率等力学性能的影响,结果表明,随着锈蚀率的增大,分形维数和伸长率呈幂关系下降,屈服强度、极限强度呈线性下降,从而为进一步的钢结构安全评定提供依据。     

浅谈桥梁钢筋锈蚀的成因及对策

钢筋是桥梁修建中一种十分重要的金属材料,其性能的好坏直接影响桥梁的性能和使用期限。本文对桥梁钢筋锈蚀的基本原理和类型进行了阐述,分析了桥梁钢筋锈蚀的原因,在此基础上,根据这些因素,提出了相应的解决措施。     

锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

通过锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳试验,分析了主筋锈蚀与混凝土梁疲劳性能的关系。疲劳试验包括1根钢筋未锈蚀的对比梁和8根钢筋锈蚀率介于4%～12%的试验梁。试验结果表明锈蚀钢筋混凝土梁的刚度在疲劳过程中表现出“下降—平稳—上升”三阶段特性。由于钢筋混凝土梁中钢筋的不均匀锈蚀,钢筋表面产生明显的坑蚀,锈蚀梁的疲劳破坏在应力幅最大且表面有坑蚀的钢筋截面发生。随着主筋锈蚀率的增加,梁的疲劳寿命急剧缩短,其破坏形式为受拉钢筋脆性断裂,破坏前没有预兆。振动测试表明,梁的基本频率并不是随疲劳损伤积累而单调下降,实测基本频率不能可靠地预报锈蚀钢筋的疲劳断裂破坏。同时,在相同疲劳循环次数下,随疲劳应力幅的增大,钢筋锈蚀的性能逐渐由软钢向硬钢转变。     

正交异性钢桥面板顶板竖向加劲肋焊接接头疲劳性能试验研究

正交异性钢桥面板的疲劳问题是目前研究的主要热点之一。该文针对国内钢桥面板顶板竖向加劲肋焊接接头的构造细节,通过振动型疲劳试验机开展了18个试件的弯曲疲劳试验,研究了普通角焊缝和熔透角焊缝在不同加载应力幅下的疲劳性能,分析了焊接接头的应力集中系数,并与有限元分析结果进行了对比,得到了普通角焊缝和熔透角焊缝焊接接头疲劳寿命大小;同时采用BS5400、JSSC、Eurocode 3以及我国钢结构设计规范（GB 50017—2003）规定的S-N曲线对试验结果的疲劳强度进行了评定。研究表明：钢桥面板竖向加劲肋焊接接头熔透角焊缝的疲劳性能总体上优于普通角焊缝,对我国钢桥面板竖向加劲肋焊接接头的开裂前的疲劳性能建议采用BS5400-F2的S-N曲线（35MPa）进行设计和评价;并且两者焊接接头的应力集中系数约为2.4左右,其中熔透角焊缝受到焊接工艺的影响其应力集中系数较大,须在焊接后对其进行焊趾表面处理,以进一步提高疲劳性能。     

索承式桥梁吊索钢丝腐蚀疲劳寿命评估

根据吊索镀锌钢丝腐蚀疲劳破坏特点,把镀锌钢丝腐蚀疲劳纹形成和扩展过程分解成镀锌层腐蚀失效、蚀坑萌生、蚀坑形成、短裂纹扩展、长裂纹扩展和断裂破坏等阶段,建立各阶段时间表达式,得到镀锌钢丝疲劳寿命表达式,提出基于断裂力学的吊索钢丝腐蚀疲劳寿命评估研究结果方法。通过算例分析复杂运营条件下腐蚀环境和应力幅等因素对吊索钢丝腐蚀疲劳寿命的影响,研究结果表明:吊索钢丝腐蚀疲劳寿命主要由钢丝镀锌层腐蚀、蚀坑发展和短裂纹扩展等3个阶段组成,为了准确地评估吊索腐蚀疲劳寿命,需要掌握大桥的运营环境和交通荷载。     

钢桥整体节点的疲劳性能研究

指出对于钢桥,节点的疲劳破坏是最主要的破坏形式,以某大桥的整体节点为模型,采用疲劳试验分析和有限元计算的方法对其进行疲劳性能分析,结果表明,该桥梁的整体节点具有足够的抗疲劳强度。     

正交异性钢桥面铺装层疲劳寿命的断裂力学分析

计算和分析正交异性钢桥面铺装层表面裂缝应力强度因子,在此基础上应用Paris扩展公式预测铺装层疲劳寿命。将奇异单元布置在铺装层表面裂缝前沿,建立正交异性钢桥面系三维断裂力学有限元模型,计算铺装层表面裂缝的应力强度因子;分析裂缝应力强度因子随轴载作用位置的变化规律,确定了带裂缝铺装层轴载作用的最不利荷位;以最不利荷位作为轴载作用的标准荷位,计算应力强度因子随裂缝扩展深度的变化,并数值拟合得到了应力强度因子与裂缝深度的关系式;将应力强度因子的深度关系式代入Paris公式,积分得到铺装层的疲劳寿命。计算结果表明,基于钢桥面铺装层带裂缝工作的事实,应用断裂力学方法预测钢桥面铺装层疲劳寿命是可行的。     

高性能桥梁钢典型焊接接头疲劳性能试验研究

针对Q500qE高性能钢两种典型焊接接头,包括对接焊缝和横向角接焊缝,设计疲劳试件。其中对接焊试件包括两种形式,分别为板厚56mm和8mm的对 接焊试件;横向角接焊缝试件的主板厚56mm、附连件厚20mm。对三组试件进行了有限元分析,掌握了试件的应力分布状况及薄弱环节,验证了试件设计的合 理性。随后针对三组试件展开了疲劳试验,掌握了不同类型焊接接头的破坏位置及破坏形式。根据试验结果拟合出了三组试件的S-N曲线,并与普通钢的疲 劳性能进行比较,表明Q500qE高性能钢的这两种典型焊接接头的疲劳强度略高于普通钢。采用目前规范规定的疲劳强度容许值进行抗疲劳设计是合理可行的,并且具有足够的安全余量。     

关于钢桥纵横梁接连处维护加强效果的研究

进行了钢桥纵横梁接连处维护加强效果的研究,研究表明直角缺口与圆形缺口的应力比为2.01,采用圆形缺口的疲劳寿命为直角缺口的7倍~8倍,采用Upper flange splice加强对延长疲劳寿命效果最为突出。     

钢筋锈蚀对混凝土桥梁耐久性影响的探讨

分析了钢筋锈蚀后对结构的影响，介绍了混凝土桥防锈的基本措施和补充措施，阐述了钢筋锈蚀后应采取的措施以及钢筋锈蚀的检测评估方法，指出了以后的研究方向。     

钢箱梁焊接细节基于长期监测数据的疲劳可靠性评估:疲劳可靠度指标

提出基于长期监测数据的钢箱梁焊接细节疲劳可靠度的评估方法,并以润扬大桥悬索桥和斜拉桥钢箱梁顶板-U型肋焊接细节为对象开展应用研究。首先,建立疲劳损伤极限状态方程并讨论方程中各个参数的概率分布特性,在此基础上,采用最优化方法进行疲劳可靠度的求解,得到疲劳可靠度指标随服役时间增长的变化规律和日循环次数Nd的随机性对可靠度的影响。最后重点研究疲劳荷载效应增长对可靠度的影响,并据此提出对大桥日常运营管理的建议。结果表明:①将Nd作为随机变量处理是偏安全的,且Nd的随机性对斜拉桥焊接细节可靠度影响要较悬索桥更为显著;②悬索桥焊接细节的疲劳可靠度明显低于斜拉桥;③考虑疲劳荷载效应的增长会显著减小两桥焊接细节的疲劳可靠度;④为了得到钢箱梁焊接细节在服役期内的疲劳可靠度的准确评估,对其进行长期的应变监测是必要的。     

Integrating reliability and structural health monitoring in the fatigue assessment of concrete bridge decks

The overall objective of this article is to demonstrate how the concepts of reliability and structural health monitoring (SHM) can be integrated to create bridge assessment and decision systems. The steel-free concrete bridge deck system was chosen as a specific case study providing tangible focus for the research. The bridge assessment model therefore focused on fatigue cracking issues associated with wheel loads due to heavy truck traffic. The bridge assessment model required five components: a vehicle load model, a fatigue damage accumulation model, a residual strength model, a reliability model and an SHM decision model. Each of these components is discussed within the article with specific reference to previous research on steel-free bridge deck systems. The proposed model is used to develop a decision threshold for monitoring the oldest steel-free bridge deck in service.     

基于三参数威布尔分布模型的铸钢及对接焊缝腐蚀疲劳寿命评估方法

在海洋腐蚀环境和往复荷载耦合作用下,结构会产生腐蚀疲劳问题。为了更准确地拟合铸钢母材及对接焊缝的腐蚀疲劳应力 寿命（S-N）曲线,采用基于三参数威布尔分布对曲线进行修正,得到不同失效概率下的S-N 曲线表达式。采用概率权重矩法(PWM)求出威布尔参数的两个通解,其拟合结果接近,相对误差不超过5%。与Stromeyer模型S-N曲线拟合结果进行对比,发现基于三参数威布尔模型S-N 曲线具备更好的弯曲形状且拟合精度更高。对于G20Mn5QT铸钢母材,其拟合结果与疲劳试验值的误差平均值为13.8%;对于对接焊缝,其拟合结果与疲劳试验值的误差平均值为11.8%。