大跨橋梁纜索腐蝕疲勞機理與耐久性研究

針對大跨纜索支承型結構橋梁的主要病害，進行了環(huán)境腐蝕條件下纜索構件腐蝕疲勞機理與耐久性研究。探索了纜索構件疲勞損傷隨環(huán)境參數(shù)以及時間變化的函數(shù)關系，建立了腐蝕環(huán)境下現(xiàn)役大跨橋梁纜索構件耐久性評估的方法，并形成有關軟件。內容包括：（1）分析了鋼絲蝕坑幾何形態(tài)參數(shù)的隨機分布特征，基于分形理論計算分析了橋梁高強鋼絲蝕坑形態(tài)概率分布特征，建立了鋼絲蝕坑損傷以及橋梁纜索腐蝕損傷的表征模型。（2）研究分析了鋼絲主要力學性能隨腐蝕程度的變化規(guī)律，建立了鋼絲力學性能指標與蝕坑參數(shù)之間的關系。（3）引進蝕坑等效裂紋折減系數(shù)，建立了吊索承載力安全性能評估的工程斷裂力學方法。（4）研究纜索構件金屬基體、防腐層失效等與構疲勞損傷之間的關系，基于大跨懸索橋吊桿鋼絲破壞的壽命歷程，建立腐蝕環(huán)境下纜索構件疲勞壽命預測方法。（5）建立了大跨橋梁構件加速腐蝕當量環(huán)境譜的編制方法。結合大跨橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)，研究了交通荷載、環(huán)境荷載等變量的概率分布特性，建立了大跨橋梁纜索耐久性評估方法，編制了有關軟件。 本項目內容是大跨橋梁運營養(yǎng)護管理與監(jiān)測分析中亟待解決的問題，屬于開拓性工作。 2100433B

針對纜索支承型結構橋梁的主要病害，進行環(huán)境腐蝕條件下纜索構件腐蝕疲勞機理與耐久性研究。探索纜索構件疲勞損傷隨環(huán)境參數(shù)以及時間變化的函數(shù)關系，建立腐蝕環(huán)境下現(xiàn)役大跨橋梁纜索構件耐久性評估的有效方法，并形成有關軟件。內容包括：1）腐蝕條件下纜索耐久性分析的概率斷裂力學方法研究；2）研究纜索構件金屬基體、防腐層失效等與構件疲勞損傷之間的關系，進行加速環(huán)境譜的編制方法研究和纜索構件加速腐蝕試驗研究；3）纜索構件疲勞疲勞理論與壽命預測方法研究；4）結合健康監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)和日常檢測數(shù)據(jù)，進行交通荷載、環(huán)境荷載、環(huán)境腐蝕疲勞等變量的概率分布特性研究，并進行大跨橋梁纜索耐久性評估方法研究，并編制有關計算軟件。.目前關于環(huán)境腐蝕條件下大跨橋梁結構耐久性研究很少。而國內許多大跨橋梁已經(jīng)進入10-20年區(qū)的纜索病害期，本項目研究內容是大跨橋梁運營養(yǎng)護管理中亟待解決的問題。

內容簡介

《大跨橋梁安全監(jiān)測與評估》共分為10章，其主要內容包括：大跨橋梁病害與結構分析方法，橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)設計與實施，橋梁安全監(jiān)測中的測試技術，大跨橋梁基礎安全監(jiān)測異常狀態(tài)識別與預測，大跨橋梁上部結構監(jiān)測預警與損傷識別，大跨橋梁地基及基礎安全監(jiān)控的評估分析，大跨橋梁上部結構安全評估，大跨橋梁安全監(jiān)測與評估軟件，大跨橋梁基礎安全監(jiān)測與評估實例。

《大跨橋梁安全監(jiān)測與評估》可供公路橋梁設計、施工及相關技術人員參考使用。2100433B

近年來，世界各地相繼興建了許多大跨度纜索承重橋梁，這些橋梁投資巨大，不僅是交通運輸線上的關鍵設施，而且，因為外形美觀，有些已成為當?shù)氐臉酥拘越ㄖ?。但由于長期承受恒載、活載與疲勞荷載作用，并暴露于風雨、潮濕與污染的大氣環(huán)境中，大跨度纜索承重橋梁的纜索系統(tǒng)極易遭受疲勞與腐蝕破壞，使纜索的實際使用壽命大大低于設計壽命。作為纜索承重橋梁的主要受力構件，纜索的安全性和耐久性對橋梁的正常使用和整體安全極為重要,一旦纜索產(chǎn)生損傷會使其承載能力降低或喪失,甚至導致橋梁垮塌。 相對于纜索承重橋梁的建造速度和規(guī)模，纜索損傷的研究還相對滯后，至今還沒有形成關于纜索損傷識別、纜索損傷可靠度研究、纜索損傷后橋梁體系可靠性研究等方面的統(tǒng)一標準。因此，在發(fā)揮纜索構件在橋梁工程中優(yōu)勢的同時，如何準確了解纜索的健康狀況，采用何種手段對其損傷加以有效識別，如何快速的對損傷纜索的可靠度以及纜索損傷后橋梁結構的整體可靠性進行評價，并及時準確的提出合理、有效的維修加固措施等己經(jīng)成為橋梁工程技術界亟待解決的問題。 本項目采用理論分析、數(shù)值計算、試驗研究和實際工程應用相結合的研究方法，依托目前世界上最先進的無線傳感器Imote2 節(jié)點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化采集、遠距離傳輸和智能化處理，基于無線傳感技術建立了橋梁狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，并逐步建立可用于纜索損傷識別以及橋梁結構可靠度分析所需參數(shù)的數(shù)據(jù)庫；提出了基于kriging 模型的纜索損傷識別方法盡可能準確的識別纜索損傷位置及損傷程度；提出了kriging改進響應面法計算評估損傷纜索的可靠度，通過敏感性分析掌握參數(shù)對纜索損傷的影響；最后基于隨機有限元法建立了纜索損傷后全橋體系可靠度研究方法，評估纜索損傷后對橋梁承載力的影響及全橋的安全可靠性，提出切實可行的維修加固方案，確保橋梁繼續(xù)安全運營。項目成果可為纜索承重橋梁及時調整或更換受損纜索提供依據(jù)，為橋梁可靠性評估提供依據(jù)，具有重要的理論意義和工程應用價值，且對于實現(xiàn)纜索壽命最大化、保證交通安全，也具有很高的經(jīng)濟效益和社會效益。 2100433B

針對纜索承重橋梁發(fā)展中纜索損傷識別及其可靠性評估研究不足的問題，采用理論分析、數(shù)值計算、試驗研究和實際工程應用相結合的研究方法，利用先進的無線傳感技術建立橋梁狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化采集、遠距離傳輸和智能化處理，逐步建立可用于纜索損傷識別及橋梁結構可靠度分析所需參數(shù)的數(shù)據(jù)庫；提出基于kriging模型的纜索損傷識別方法，準確識別纜索損傷位置及損傷程度；提出新穎的改進響應面法計算評估損傷纜索的可靠度，通過敏感性分析以掌握參數(shù)對纜索損傷的影響；最后基于隨機有限元法建立纜索損傷后全橋體系可靠度研究方法，評估纜索損傷后對橋梁承載力的影響及全橋的安全可靠性，提出切實可行的維修加固方案，確保橋梁繼續(xù)安全運營。項目成果可為纜索承重橋梁及時調整或更換受損纜索提供依據(jù)，為橋梁可靠性評估提供依據(jù)，具有重要的理論意義和工程應用價值，且對于實現(xiàn)纜索壽命最大化、保證交通安全，也具有很高的經(jīng)濟效益和社會效益。