既有钢桥疲劳寿命与使用安全可靠度评估

• 作 者: 郝龙
• 出 处: 长安大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 钢桥 疲劳 应力幅 荷载谱 疲劳寿命 贝叶斯理论 疲劳可靠度

随着我国近年来经济的持续发展以及钢桥的大量建设,钢桥的疲劳失效问题日益凸显,如何评估运营中钢桥的安全状况是一个亟待解决的问题。本文结合工程实例数据,建立疲劳寿命和疲劳可靠度评估模型并进行实例评估。本文重点从疲劳评估的荷载谱、应力幅统计法、评估理论和实例评估等四个方面系统研究疲劳分析评估中存在的问题和难点。本文的研究成果与结论主要有：1.对比分析铁路钢桥的两种荷载谱模拟方法,发现Monte-Carlo随机荷载模拟结果优于典型列车荷载谱。通过对既有钢桥的荷载谱模拟,发现了影响荷载谱模拟准确性的关键因素,并对交通统计提出了有价值的建议。2.对比研究了四种常见应力幅统计法(极限交叉统计法、绝对峰值法、应力幅统计法、雨流计数法)。基于S-N曲线的评估结果,发现四种统计法的评估结果中存在很强的线性关系,并通过评估结果建立了可以相互转换的数学模型。3.根据断裂力学基本理论,建立钢桥寿命评估模型,对铁路钢板梁桥和公路钢桥分别进行了实例评估。4.参考已有文献研究成果,建立了钢桥概率性可靠度评估模型,研究了Monte-Carlo计算概率问题的优选方法,并以此建立计算程序。通过与已有文献计算结果的对比,验证程序的准确性。通过研究和对比,发现本文提出的组合改进法随机数发生器独立性强、周期长,能够通过各项检验。概率性断裂力学可靠度计算程序能够应用于实桥评估。5.采用贝叶斯和概率性断裂力学理论,建立了基于无损检测信息的更新可靠度数学模型。通过对铆接公路钢桥和铆接铁路钢桥的关键构件进行可靠度更新计算,发现无损检测参数对更新可靠度有显著的影响。