鉚接鋼橋剩余壽命與使用安全評(píng)估內(nèi)容提要

本書(shū)對(duì)既有鉚接鋼橋疲勞剩余壽命與使用安全評(píng)估這一極富挑戰(zhàn)性的研究課題從理論到實(shí)踐進(jìn)行了系統(tǒng)深入的探索。針對(duì)鉚接結(jié)構(gòu)多破壞模式和鉚接多成分、多構(gòu)件的疲勞失效特點(diǎn)，提出了基于斷裂力學(xué)和概率斷裂力學(xué)的既有鉚接鋼橋確定性與概率性評(píng)估理論和方法體系。

運(yùn)用Monte—carlo模擬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了公路與鐵路橋梁交通荷載譜和應(yīng)力譜的模擬。提出了基于斷裂力學(xué)評(píng)估鉚接鋼橋剩余壽命與使用安全的基本方法與評(píng)估模型。在建立鉚接鋼橋構(gòu)件單角鋼和雙角鋼概率疲勞破壞模型的基礎(chǔ)上，提出了鉚接鋼橋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)疲勞斷裂可靠性分析模型，運(yùn)用Monte—carlo算法實(shí)現(xiàn)了鉚接鋼橋構(gòu)件與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)疲勞斷裂失效概率的計(jì)算。將評(píng)估理論與方法推廣應(yīng)用于工程實(shí)踐，為橋梁維護(hù)決策提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。

本書(shū)是一本鋼橋疲勞斷裂領(lǐng)域的研究專(zhuān)著，可供從事本專(zhuān)業(yè)的教學(xué)、科研和工程技術(shù)人員參考使用。

全書(shū)共分為7章。第1章簡(jiǎn)要回顧了既有鋼橋疲勞壽命評(píng)估研究的現(xiàn)狀。第2章針對(duì)我國(guó)公路9鐵路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范尚未對(duì)交通荷載譜模擬作出規(guī)定的不足，在現(xiàn)場(chǎng)交通觀測(cè)和應(yīng)力譜實(shí)測(cè)基礎(chǔ)上，運(yùn)用Monte—Carlo模擬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了公路與鐵路橋梁交通荷載譜和應(yīng)力譜的模擬；并在合理確定鉚接細(xì)節(jié)疲勞強(qiáng)度基礎(chǔ)上，按線性Miner累積損傷準(zhǔn)則，對(duì)鉚接鋼橋疲勞壽命進(jìn)行了估算，由此確定鉚接構(gòu)件的檢測(cè)優(yōu)先級(jí)。第3章提出了基于斷裂力學(xué)評(píng)估鉚接鋼橋剩余壽命與使用安全的基本方法，根據(jù)鉚接構(gòu)件的疲勞破壞特征，建立了鉚接鋼橋簡(jiǎn)化CCT和DECT模型；鑒于簡(jiǎn)化斷裂分析模型的不足，建立了鉚接構(gòu)件斷裂分析模型，構(gòu)件模型可合理計(jì)入鉚接構(gòu)造、釘載等對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展的影響；并運(yùn)用板殼斷裂力學(xué)有限元程序，經(jīng)計(jì)算回歸得到了鉚接構(gòu)件斷裂分析模型的幾何修正因子公式。第4章建立了反映鉚接鋼橋疲勞破壞機(jī)理的脆斷和韌斷概率失效模型，給出了用于疲勞可靠性分析的極限狀態(tài)方程，并合理確定了隨機(jī)變量的參數(shù)取值；建立了鉚接鋼橋構(gòu)件單角鋼概率疲勞破壞模型，并首次提出了鉚接鋼橋構(gòu)件雙角鋼概率疲勞破壞模型，基于Monte—Carlo算法實(shí)現(xiàn)了鉚接鋼橋構(gòu)件單角鋼、雙角鋼疲勞斷裂失效概率的計(jì)算，編制了相應(yīng)的概率斷裂分析程序SAPFF，DAPFF；提出了鉚接鋼橋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)疲勞斷裂可靠性分析模型，建立了Monte—Carlo法計(jì)算鉚接鋼橋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)疲勞斷裂失效概率的基本流程，并編制了用于鉚接鋼橋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)概率斷裂分析的大型程序RBSPFF。第5章和第6章將鉚接鋼橋確定性與概率性評(píng)估方法應(yīng)用于既有公路與鐵路鉚接桁架橋剩余壽命與使用安全評(píng)估，合理確定了檢測(cè)間隔。第7章對(duì)本書(shū)在理論方法與實(shí)際工程應(yīng)用方面的主要成果進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)進(jìn)一步的研究工作提出了建議。

出版說(shuō)明

前言

第1章緒論

1.1引言

1.2鋼橋疲勞問(wèn)題研究的歷史與現(xiàn)狀

1.3鋼橋剩余壽命與使用安全評(píng)估方法

1.3.1傳統(tǒng)疲勞分析方法

1.3.2斷裂力學(xué)方法

1.3.3疲勞可靠性方法

1.4本章小結(jié)

第2章疲勞荷載譜模擬與疲勞壽命評(píng)估

2.1公路橋梁荷載譜與應(yīng)力譜模擬

2.1.1外白渡橋簡(jiǎn)介

2.1.2交通荷載觀測(cè)及統(tǒng)計(jì)分析

2.1.3Monte—Carlo方法模擬車(chē)流

2.1.4應(yīng)力歷程與應(yīng)力譜模擬

2.2鐵路橋梁荷載譜與應(yīng)力譜模擬

2.2.1鐵路橋運(yùn)輸狀況調(diào)查

2.2.2荷載譜模擬與應(yīng)力譜模擬

2.3鉚接鋼橋疲勞壽命估算

2.3.1鉚接鋼橋疲勞強(qiáng)度

2.3.2疲勞累積損傷

2.3.3外白渡橋疲勞壽命估算

2.4本章小結(jié)

第3章基于斷裂力學(xué)的剩余壽命與使用安全評(píng)估

3.1基于斷裂力學(xué)評(píng)估的基本原理

3.1.1宏觀裂紋的基本形式

3.1.2裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)

3.1.3線彈性斷裂力學(xué)及K準(zhǔn)則

3.1.4彈塑性斷裂力學(xué)及J準(zhǔn)則

3.1.5疲勞裂紋擴(kuò)展速度

3.1.6裂斂擴(kuò)展壽命估算方法

3.1.7初始裂紋尺寸

3.1.8臨界裂紋尺寸的確定方法

3.1.9裂紋增長(zhǎng)模擬

3.2斷裂力學(xué)的有限元法

3.2.1有限元單元類(lèi)型選取

3.2.2裂紋尖端有限元單元類(lèi)型

3.2.3計(jì)算J積分的有限元方法

3.2.4程序?qū)崿F(xiàn)

3.3鉚接鋼橋斷裂力學(xué)分析模型

3.3.1識(shí)別臨界構(gòu)件

3.3.2斷裂力學(xué)分析模型的建立

3.3.3材料性能指標(biāo)

3.3.4初始裂紋

3.3.5臨界裂紋大小的確定

3.3.6剩余壽命計(jì)算

3.3.7探測(cè)間隔

3.4簡(jiǎn)化斷裂力學(xué)分析模型在外白渡橋剩余壽命評(píng)估中的應(yīng)用

3.5本章小結(jié)

第4章基于概率斷裂力學(xué)的剩余壽命與使用安全評(píng)估

4.1問(wèn)題的提出

4.2構(gòu)件疲勞可靠性

4.2.1疲勞累積損傷模型

4.2.2剩余強(qiáng)度模型

4.2.3疲勞壽命模型

4.3結(jié)構(gòu)系統(tǒng)疲勞可靠性分析

4.3.1結(jié)構(gòu)系統(tǒng)疲勞可靠性研究現(xiàn)狀

4.3.2結(jié)構(gòu)系統(tǒng)疲勞可靠性分析模型

4.4鋼橋結(jié)構(gòu)疲勞可靠性分析

4.4.1鋼橋疲勞可靠性研究回顧

4.4.2鋼橋疲勞可靠性分析方法

4.5鉚接鋼橋構(gòu)件概率斷裂力學(xué)分析模型

4.5.1鉚接構(gòu)件概率斷裂力學(xué)模型

4.5.2鉚接構(gòu)件疲勞失效模式

4.5.3Monte—Carlo法計(jì)算構(gòu)件疲勞失效概率

4.6鉚接鋼橋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)概率斷裂力學(xué)分析模型

4.7目標(biāo)可靠度與檢修間隔

4.8本章小結(jié)

第5章鉚接公路鋼橋剩余壽命與使用安全評(píng)估

5.1工作狀態(tài)模擬

5.1.1橋梁概況

5.1.2工作狀態(tài)模擬

5.2荷載譜與應(yīng)力譜模擬

5.2.1交通荷載觀測(cè)及統(tǒng)計(jì)分析

5.2.2荷載譜與應(yīng)力譜模擬

5.3基于確定性疲勞和斷裂力學(xué)的評(píng)估

5.3.1疲勞使用壽命估算

5.3.2基于斷裂力學(xué)的剩余壽命與安全分析

5.4基于構(gòu)件概率斷裂力學(xué)的可靠性評(píng)估

5.4.1參數(shù)取值

5.4.2按單角鋼破壞模式的概率評(píng)估

5.4.3按雙角鋼破壞模式的概率評(píng)估

5.5基于結(jié)構(gòu)系統(tǒng)概率斷裂力學(xué)的可靠性評(píng)估

5.6本章小結(jié)

第6章鉚接鐵路鋼橋剩余壽命與使用安全評(píng)估

6.1橋梁概況

6.2工作模型

6.2.1有限元模型

6.2.2計(jì)算與實(shí)測(cè)對(duì)比分析

6.3贛江橋疲勞壽命估算

6.3.1疲勞抗力曲線

6.3.2累積損傷與剩余壽命

6.4基于斷裂力學(xué)的剩余壽命評(píng)估

6.4.1識(shí)別臨界構(gòu)件

6.4.2斷裂力學(xué)分析模型的建立

6.4.3材料韌性

6.4.4初始裂紋

6.4.5臨界裂紋大小的確定

6.4.6剩余壽命計(jì)算

6.4.7檢測(cè)間隔及維護(hù)對(duì)策

6.5基于構(gòu)件概率斷裂力學(xué)的可靠性評(píng)估

6.5.1參數(shù)取值

6.5.2按單角鋼破壞模式的概率評(píng)估

6.5.3按雙角鋼破壞模式的概率評(píng)估

6.6基于結(jié)構(gòu)系統(tǒng)概率斷裂力學(xué)的可靠性評(píng)估

6.7本章小結(jié)

第7章結(jié)論

7.1理論與方法上的進(jìn)步

7.2實(shí)際應(yīng)用結(jié)論

7.3進(jìn)一步研究建議

參考文獻(xiàn)

后記2100433B

《橋梁支座性能檢測(cè)評(píng)估與剩余壽命預(yù)測(cè)技術(shù)》通過(guò)對(duì)橋梁支座常見(jiàn)病害及原因的調(diào)研，分析橋梁支座失效對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響，為支座損傷識(shí)別提供理論基礎(chǔ)；對(duì)支座損傷的各種特征進(jìn)行分析與量化評(píng)估，研究有效的支座損傷檢測(cè)方法；最后理論研究支座的剩余壽命，通過(guò)對(duì)橋梁支座剩余壽命的有效預(yù)測(cè)為橋梁質(zhì)量檢測(cè)部門(mén)提供有益的參考。

《橋梁支座性能檢測(cè)評(píng)估與剩余壽命預(yù)測(cè)技術(shù)》可作為橋梁工程技術(shù)人員及相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員的參考資料。

在考慮慣性效應(yīng)的I型裂紋兩參數(shù)疲勞裂紋擴(kuò)展方程的理論基礎(chǔ)上，將鋼橋受隨機(jī)載荷譜塊作用下的疲勞裂紋擴(kuò)展問(wèn)題通過(guò)傅里葉變換、積分中值定理等轉(zhuǎn)化為一個(gè)等效的“三參數(shù)”等幅載荷作用下的疲勞裂紋擴(kuò)展方程，從而提出了一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的鋼橋疲勞壽命預(yù)測(cè)新方法，利用該方法有效地解決了實(shí)際鋼橋的疲勞剩余壽命問(wèn)題，具有極為重要的工程應(yīng)用價(jià)值。本項(xiàng)目的研究工作主要有以下幾個(gè)方面： 1、作為本項(xiàng)目的理論基礎(chǔ)，深入研究了考慮慣性效應(yīng)的疲勞裂紋擴(kuò)展力學(xué)模型及裂紋擴(kuò)展機(jī)理等新概念，對(duì)I型裂紋兩參數(shù)疲勞裂紋擴(kuò)展方程和速率方程表達(dá)式進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)和論證，以及對(duì)影響疲勞裂紋擴(kuò)展速率各種因素進(jìn)行了分析。 2、對(duì)于隨機(jī)載荷作用下疲勞壽命的計(jì)算，本項(xiàng)目從隨機(jī)載荷譜分解入手，將隨機(jī)載荷譜塊作用下的疲勞裂紋擴(kuò)展問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)等效的“三參數(shù)”等幅載荷作用下的疲勞裂紋擴(kuò)展問(wèn)題，從而提出了隨機(jī)載荷下“三參數(shù)”疲勞裂紋擴(kuò)展方程。并且通過(guò)國(guó)內(nèi)外CCT試件試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了“三參數(shù)”疲勞裂紋擴(kuò)展方程的有效性。 3、把本項(xiàng)目提出的隨機(jī)載荷作用下疲勞裂紋擴(kuò)展預(yù)測(cè)新方法與《隨機(jī)載荷譜裂紋擴(kuò)展壽命模型》其它各種壽命模型理論進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明研究中提出的方法無(wú)論是計(jì)算的簡(jiǎn)便性還是與試驗(yàn)結(jié)果的吻合程度都優(yōu)越于其它各種模型理論。 4、首次提出了一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的鋼橋疲勞壽命預(yù)測(cè)新方法，重點(diǎn)分析了隨機(jī)載荷作用下的疲勞裂紋擴(kuò)展方程“三參數(shù)”的物理意義。詳細(xì)敘述了應(yīng)用該方法對(duì)鋼橋進(jìn)行壽命評(píng)估的三個(gè)基本前提條件和計(jì)算步驟。歸納了一些常見(jiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力強(qiáng)度因子及相應(yīng)的裂紋擴(kuò)展方程。 5、本課題設(shè)計(jì)鋼箱梁結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)Ｐ万?yàn)證本申請(qǐng)項(xiàng)目提出的鋼橋疲勞壽命預(yù)測(cè)新方法。通過(guò)監(jiān)測(cè)鋼結(jié)構(gòu)的裂紋長(zhǎng)度隨時(shí)間的變化關(guān)系，準(zhǔn)確地計(jì)算出其后裂紋長(zhǎng)度隨時(shí)間變化的曲線，從而預(yù)測(cè)其剩余疲勞壽命，并與最終試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)本課題提出的鋼橋疲勞壽命預(yù)測(cè)新方法與最終試驗(yàn)結(jié)果吻合程度較高，證明本項(xiàng)目提出的鋼橋疲勞壽命預(yù)測(cè)新方法是可靠的。 2100433B

電力變壓器剩余壽命評(píng)估是設(shè)備維護(hù)、設(shè)備更新提供決策支持的重要手段，對(duì)于電力系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、安全運(yùn)行具有重要意義。所以，電力變壓器剩余壽命評(píng)估的目的可以概括為既能防止過(guò)早更換設(shè)備而產(chǎn)生浪費(fèi)，又能避免因?yàn)闆](méi)有及時(shí)更換設(shè)備而發(fā)生設(shè)備故障、安全事故等。因此，針對(duì)于電力變壓器剩余壽命評(píng)估至關(guān)重要，對(duì)此進(jìn)行深入研究，然而其中也存在不足之處，評(píng)估體系的科學(xué)性有待提升 。2100433B