《考慮長期監測應力時序的鋼箱梁橋疲勞評估方法研究》是依託河海大學，由周廣東擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：考慮長期監測應力時序的鋼箱梁橋疲勞評估方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：周廣東
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對忽略長期監測應力時序可能造成鋼箱梁橋疲勞評估結果偏離實際情況的不足，本項目對考慮長期監測應力時序的鋼箱梁橋疲勞評估方法的關鍵科學問題開展系統性研究，主要包括：（1）基於長期監測應力數據揭示疲勞荷載效應的時變規律並建立疲勞荷載效應的時變函式，給出疲勞荷載效應的統計模型，進而提出面向可靠度評估的時變疲勞荷載效應隨機模擬方法；（2）形成鋼箱梁橋疲勞評估的全空間S-N曲線，建立考慮長期監測應力時序的非線性疲勞損傷累積模式，在此基礎上提出非線性疲勞累積損傷計算的高效時序損傷模型；（3）建立基於高效時序損傷模型的鋼箱梁橋疲勞可靠度評估極限狀態方程，確定極限狀態方程參數的機率表述，從而形成考慮長期監測應力時序的鋼箱梁橋疲勞可靠度評估方法；（4）集成考慮長期監測應力時序的鋼箱梁橋疲勞評估軟體，開展考慮長期監測應力時序的疲勞評估方法典型工程套用。研究結果可為鋼箱梁橋的疲勞性能評估提供新的途徑。
結題摘要
疲勞破壞是影響鋼箱梁橋安全的關鍵因素之一，已有的鋼箱梁橋疲勞性能評估方法忽略了長期監測應力次序，造成疲勞評估結果常常偏離實際情況。本項目對“考慮長期監測應力時序的鋼箱梁橋疲勞評估方法”的關鍵科學問題開展了深入研究，主要成果包括：針對疲勞荷載效應（包括疲勞應力幅和循環次數）的多峰分布特性，建立了由多種統計模型加權和組成的多峰混合分布模型和模型參數估計方法，突破了單峰分布模型難以準確描述疲勞荷載效應統計特徵的缺陷；提出了複雜機率模式下隨機樣本模擬的數值逆變換抽樣方法，解決了大跨橋樑全壽命期疲勞性能評估數據不足的難題。基於規範給出的S-N曲線，從理論上推導了覆蓋低周疲勞壽命區、有限疲勞壽命區和高周疲勞壽命區的全空間S-N曲線模型，將S-N曲線由有限疲勞壽命區擴展至全空間；進一步引入超高周疲勞損傷累積因子和超低周疲勞強度調整因子，提出了鋼箱梁橋疲勞評估的全空間S-N曲線模型，並從幾何學角度明確了模型參數的意義。建立了考慮長期監測應力時序的鋼箱梁橋疲勞損傷累積計算模型和疲勞可靠度評估極限狀態方程。採用損傷應力作為疲勞損傷指標，結合鋼箱梁橋疲勞評估全空間S-N曲線模型，在上一次損傷應力的基礎上計算本次應力循環引起的損傷應力增量。此方法能夠有效考慮應力出現次序對疲勞損傷的影響。集成了疲勞荷載效應多峰混合分布模型、隨機樣本數值逆變換抽樣方法和考慮長期監測應力時序的鋼箱梁橋疲勞損傷計算模型和疲勞可靠度分析方法，對潤揚大橋斜拉橋鋼箱梁正交異性橋面板在不同工況下的疲勞可靠度進行了計算，探討了鋼箱梁橋疲勞可靠度的退化規律。研究結果可為鋼箱梁橋的疲勞性能評估提供新的途徑，為鋼箱梁橋的維護和管理提供技術支持。
