大跨度悬索桥钢加劲梁典型病害及维修策略

阐述了钢箱梁的疲劳检测内容和钢箱梁的裂纹的修补流程,分析了钢箱梁的各主要构件的检查周期。分析了钢箱梁钢桥面板易于产生疲劳损伤的关键位置。根据采取的维护措施以及措施的紧迫性,提出了钢箱梁疲劳评估的判断项目,将判断项目分为5个级别,便于疲劳评估。     

泰州大桥钢箱梁实测疲劳应力分析

针对泰州大桥钢箱梁开展实桥疲劳应力测试,从纵桥向、横桥向及局部细节3个方面对钢箱梁疲劳受力特征进行测试。基于钢箱梁的实测应变绘制各位置处的应变时程曲线,并利用雨流计数法得到疲劳应力谱。结果表明:若以高应力幅作为疲劳开裂评价标准,则重车道下轮载对应的U肋疲劳损伤较严重,中塔附近钢箱梁顶板与U肋焊缝、弧形缺口构造的应力幅较高,且循环次数较多,需重点关注;钢箱梁不同截面疲劳细节的应力幅峰值较为接近,但各应力幅对应的循环次数存在差异;中塔附近第一根吊杆处截面测点的应力幅峰值较大,为钢箱梁易发生疲劳损伤的主要截面。在当前交通荷载作用下,泰州大桥钢箱梁各部分的疲劳寿命满足设计要求。     

基于集对分析的城市公共交通系统评价模型

完善了城市公共交通系统多层次综合评价指标体系及相应的等级标准限值,利用指数超标法确定评价指标的客观权重,提出了一种基于集对分析理论的城市公共交通系统综合评价方法,通过计算评价指标的同、异、反联系度确定系统综合评价等级。将该方法应用于青岛市公共交通系统综合评价中,得到的评价结论与属性识别评价法相同。该方法与灰色聚类法、属性识别评价法对比分析表明,基于集对分析理论的城市公共交通系统综合评价方法是可行的。     

基于集对分析的城市公共交通系统评价模型

完善了城市公共交通系统多层次综合评价指标体系及相应的等级标准限值,利用指数超标法确定评价指标的客观权重,提出了一种基于集对分析理论的城市公共交通系统综合评价方法,通过计算评价指标的"同、异、反"联系度确定系统综合评价等级。将该方法应用于青岛市公共交通系统综合评价中,得到的评价结论与属性识别评价法相同。该方法与灰色聚类法、属性识别评价法对比分析表明,基于集对分析理论的城市公共交通系统综合评价方法是可行的。     

基于Fe-SMA的钢桥面板疲劳裂纹装配式主动加固方法

为实现对钢桥面板的快速加固,提出了基于铁基形状记忆合金(Fe-SMA)的钢桥面板疲劳裂纹新型装配式主动加固的方法;通过精细化双面加固有限元模型计算结果及对初步激活与加载试验的观察,验证了加固系统安全性与可靠性;在此基础上以U肋对接焊缝的疲劳裂纹为研究对象,根据线弹性断裂力学,结合该疲劳细节受力与开裂特征,采用循环荷载作用下表面裂纹和中裂纹尖端的Ⅰ型裂纹应力强度因子幅值对加固系统的加固效果进行评价,确定了针对不同长度裂纹的具体加固方案。研究结果表明:基于Fe-SMA的钢桥面板疲劳裂纹主动加固方法可将裂纹尖端应力强因子幅值降低至扩展阈值以下,能有效遏制疲劳裂纹的进一步扩展;对于长度在50 mm以下的未贯穿型疲劳裂纹可采用宽度为60 mm的Fe-SMA进行加固,裂纹前缘关注点应力强度因子降幅达90%以上;当贯穿型疲劳裂纹长度为50~120 mm时,可采用宽度为120 mm的Fe-SMA进行加固;当疲劳裂纹长度为120~350 mm时,需采用底板、腹板同时加固的方法来对疲劳裂纹进行加固,均能达到理想的止裂状态。      

基于集对分析的危险品道路运输安全水平评价

利用集对分析原理,以危险品道路运输安全水平评价指标体系和安全水平分级标准这两个集合构成集对,计算各评价指标的联系度和集对总联系度.进而对集对的特性进行同一性、差异性和对立性分析,建立集对联系度函数评价模型来确定综合评价等级.实例研究表明,所建立的基于集对分析的危险品道路运输安全水平评价模型在考虑等级标准边界模糊性的前提下,简化了联系度中的差异不确定系数的繁琐计算.该评价模型不仅可以明确地反映危险品道路运输安全水平各评价指标所属的等级及相关特征,还具有概念清晰、计算简洁和易操作的特点.     

桥梁缆索钢丝疲劳性能影响因素试验

为研究桥梁缆索钢丝的疲劳与腐蚀疲劳性能，采用不同强度等级新钢丝、服役7年的斜拉桥拉索钢丝和人工加速腐蚀钢丝开展了缆索钢丝疲劳与腐蚀疲劳试验；根据典型疲劳断口宏观形貌特征，探究了缆索钢丝的疲劳断裂机制；采用威布尔分布函数拟合了缆索钢丝的应力-疲劳寿命曲线，对比了不同钢丝应力-疲劳寿命曲线的差异，揭示了强度等级、应力比、腐蚀损伤和腐蚀疲劳损伤4个关键因素对缆索钢丝抗疲劳性能的影响规律，并建议了相应的疲劳强度曲线。试验结果表明：钢丝未发生腐蚀时抗疲劳性能良好，随着强度等级的提高，缆索钢丝的疲劳强度显著增大，对应的疲劳极限也逐渐上升；缆索钢丝的疲劳强度随应力比的增大而显著减小；腐蚀和腐蚀疲劳损伤均会大幅降低缆索钢丝的疲劳强度，腐蚀疲劳损伤对缆索钢丝剩余疲劳寿命的影响大于单一腐蚀损伤；新钢丝的疲劳裂纹起源于表面划痕或材料不均匀处，对于带腐蚀和腐蚀疲劳损伤的钢丝，蚀坑处存在显著的应力集中，疲劳裂纹源形成于钢丝表面蚀坑处，多源裂纹萌生与裂纹不规则扩展的几率增大；桥梁缆索抗疲劳设计与安全评估时应综合考虑钢丝强度等级、应力比、腐蚀和腐蚀疲劳损伤的影响，试验采用国内桥梁缆索广泛使用的钢丝，得到的疲劳强度可...     

基于集对分析的平面交叉口安全性评价

针对传统交叉口安全性评价方法中存在的主观不确定性,利用集对分析理论对指标权重矩阵集对处理,减少或消除其主观影响,并根据已有交叉口安全性评价指标研究成果,建立平面交叉口安全性评价的集对分析模型,利用同一度和差异度大小确定交叉口安全归属,形成了交叉口安全性评价的新方法.并通过实例分析验证了该模型的可行性.研究表明,集对分析模型应用于交叉口安全性评价有一定的可行性和实用性.     

大跨径斜拉桥钢箱梁疲劳破坏的评估与加固方法研究

由于交通量以及车载总重的不断增加,大跨径斜拉桥钢箱梁出现疲劳破坏的问题越来越突出,严重影响桥梁的寿命和运营安全。回顾国内外大跨径斜拉桥钢箱梁疲劳研究现状,以天津海河大桥为例,总结大跨径斜拉桥钢箱梁疲劳破坏的形式,并分析大跨径斜拉桥钢箱梁产生疲劳破坏的原因,通过采用S-N曲线法和损伤容限法对大跨径斜拉桥钢箱梁疲劳破坏问题进行评估,最后归纳大跨径斜拉桥钢箱梁疲劳破坏的加固与修复技术,这些加固方法有助于改善大跨径斜拉桥钢箱梁疲劳破坏的问题。     

XFEM及其在正交异性钢桥面板疲劳裂纹扩展中的应用

为了研究某大桥扁平钢箱梁正交异性钢桥面板模型试验中出现裂纹的原因,根据试验模型创建了三维扩展有限元(XFEM)模型进行整节段数值计算,利用不连续伽辽金扩展有限元(DG-XFEM)对裂纹扩展进行了模拟。结果表明:弧形开孔与U肋连接附近为高应力区,该高应力与几何不连续、焊接缺陷引起的应力集中及残余应力等不利因素叠加,使得弧形开孔与U肋连接附近成为疲劳最敏感的部位,即疲劳裂纹产生地;裂纹扩展的初始阶段与主应力等值线垂直,沿最大主应力方向扩展;裂纹出现的位置、扩展路径和长度与试验结果符合很好,与实际桥梁裂纹出现的位置和形态基本一致,也与裂纹扩展的基本理论一致。     

随机疲劳长裂纹扩展率的新概率模型

为实现在全应力强度因子范围合理进行结构安全性分析,提出了概全门槛值和断裂韧度的随机疲劳长裂纹扩展率的新概率模型。考虑了平均应力效应,以给定应力强度因子下裂纹扩展率服从对数正态分布为基础,考虑数据分散性规律和试样数量对概率评价的影响,将存活概率和置信度相融合,由线性回归结合极大似然原理确定概率模型的参数。通过对铁道车辆LZ50车轴钢试验数据的分析表明,模型从数学上良好描述了疲劳长裂纹从裂纹启裂到瞬时断裂的整个随机过程,比较Paris、Elber和Forman模型拟合试验数据表明,该模型相关系数最大,拟合效果最好。     

滤波电抗器支架结构冲击与随机振动疲劳分析

根据对滤波电抗器支架结构的设计是否满足IEC 61373-2010标准的冲击强度与模拟长寿命随机振动疲劳试验的要求,以及确定该支架结构的焊接质量等级的选取等问题.提出了数值模拟试验技术.首先利用瞬态动力学分析的方法计算该结构的冲击强度,然后利用随机振动的方法获得了标准随机载荷谱作用下结构的疲劳寿命,最后参考EN15085-3标准利用概率统计的方法确定了焊缝的质量要求.     

高速公路沥青路面综合评价模型研究

针对沥青路面使用性能评价过程中存在的不确定性、模糊性等问题,运用集对分析理论定量描述评价样本与评价标准等级间隶属关系的确定和不确定性。构造基于三角模糊数的集对差异度系数,确定沥青路面使用性能综合评价模型,结合专家经验和熵权法构造各评价指标权重,将该综合评价模型运用于实际工程,并与《公路沥青路面养护技术规范》评价结果进行对比。研究结果表明:将集对分析与三角模糊数耦合的综合评价模型应用于高速公路沥青路面使用性能评价中可行。     

基于云模型-模糊FMECA法的水库大坝安全性分析

模糊FMECA法通过对水库大坝隐患出现的频率、影响程度进行评价,并通过赋予权重及模糊综合评判对大坝进行风险评估,具有一定的科学性及实用性,但仍存在无法体现大坝隐患因子的随机性及无法准确反应专家主观偏好关系的缺陷。基于此,提出了云模型-模糊FMECA法的水库大坝安全性分析方法,将模糊FMECA法中的评判矩阵、权重矩阵、对应的评语集进行逆向计算,得出了云模型数字特征值,通过模糊评判得到水库大坝风险评判结果的云模型;根据约束条件确定相应评语集的云模型的数字特征值,将大坝风险评判结果的云模型及各评语集云模型通过MATLAB仿真化,以此实现对水库大坝的安全性评价;将该方法运用到云南省某大坝中,得到了该大坝的内部安全评估等级为A,与现场专家组评判结果一致。证明了基于云模型-模糊FMECA法的水库大坝安全性分析具有一定的可行性及科学性。     

压应力对疲劳裂纹闭合的影响

采用Ｄｕｇｄａｌｅ－Ｂａｒｅｎｂｌａｔｔ模型分析了压缩载荷对疲劳裂纹闭合的影响。在裂纹张开载荷和闭合载荷的确定过程中运用了解析函数形式的异积分方程理论。分析和相应的数值计算表明：（１）压缩应力对疲劳裂纺闭合的影响程度取决于压缩应力幅值与材料屈服应力之比；（２）在疲劳裂纹扩展分析中考虑压缩应力的影响是必要的。     

高强钢疲劳裂纹扩展速率的仿真模拟分析

采用相互作用积分法通过ANSYS软件对疲劳裂纹扩展过程进行模拟,并求解应力强度因子。根据试验数据利用MATLAB确定指数模型相关参数,拟合得到指数模型疲劳裂纹扩展速率曲线。将ANSYS所得的应力强度因子与指数模型相结合得到的裂纹扩展速率曲线和指数模型拟合的速率曲线二者与Paris模型速率曲线对比。结果表明:仿真所得的应力强度因子与指数模型相结合所得疲劳裂纹扩展速率曲线比指数模型所拟合出的速率曲线更加贴近Paris模型,这对于分析同类材料的疲劳裂纹扩展速率提供了参考,对分析机械结构的疲劳可靠性具有重要意义。     

基于集对层次分析法的围岩分类等级研究

基于集对分析法原理,采用围岩等级分类中RMR围岩分类方法,建立围岩分类等级的评价体系;结合层次分析法原理,根据RMR围岩分类等级和实际工程经验得到各指标的权重值;利用集对分析法中"同、反、异"原则求得各指标联系度以及加权联系度,根据最大隶属度原则确定围岩等级.结合某大型水电站地下洞室围岩RMR分类的实测数据,基于集对层次分析法的原理进行研究,计算结果与已有研究结果基本吻合,可以作为研究围岩等级的新方法.     

泰州大桥钢箱梁疲劳损伤评估及试验研究

通过三维仿真模型进行泰州大桥全桥动力响应分析,确定主梁最不利疲劳损伤截面。针对最不利截面的顶板与U肋连接细节进行疲劳应力测试,分析其疲劳损伤特征,并开展疲劳试验,采用名义应力法评价该细节疲劳强度。研究表明:泰州大桥钢箱梁跨中截面为疲劳损伤不利截面。在目前的交通流量下,跨中截面顶板与U肋焊缝处顶板测点的最大应力幅值远低于BS5400规范推荐的疲劳极限值。泰州大桥顶板与U肋构造细节的疲劳强度满足规范的规定要求。     

自锚式悬索桥钢箱梁顶升施工的监控要点

介绍了对主跨为328 m的双塔双索面自锚式全钢箱梁悬索桥———湖南省长沙市三汊矶湘江大桥进行吊杆安装形成成桥体系的顶升梁施工方法(包括顶升施工具体实施方案);确定了中跨内设置的4个临时墩顶升量值,运用数值方法拟合出了钢箱梁的顶升曲线;运用大型有限元分析程序建立了顶升和落下钢箱梁的施工全过程模型,分析了各个临时墩的起顶安全性、钢箱梁的应力及变形安全性;确定了起顶分级顶升的次数和每次的起顶量,得到了必须按4个临时墩起顶量的协调同步、均匀顶升钢箱梁的结论。     

基于生理信号的驾驶疲劳分级检测研究

采用实验生理学测试与主观疲劳调查的方法,通过实车驾驶实验,以脑电信号和心电信号为基本指标,研究不同驾驶经验驾驶员在09:00—12:00,12:00—14:00,21:00—23:00这3个驾驶过程中疲劳等级的变化。通过主成分分析法,建立脑电信号与心电信号之间的关系,确定驾驶疲劳综合评价指标。结果显示:上述疲劳综合指标在在不同疲劳等级状态下存在显著性差异,通过对不同指标的融合提高了对驾驶员不同疲劳等级的识别准确率。