大跨钢桁拱轨道横梁半刚性连接的疲劳荷载

为评定公路与轻轨两用钢桁拱桥轨道横梁与主桁半刚性连接在车辆荷载作用下的疲劳损伤累积,对该构造细节在桥梁设计寿命期内车辆荷载产生的疲劳荷载谱的计算方法进行了研究.针对我国公路桥梁设计规范暂无疲劳荷载规定的情况,参照美国AASHTO规范,建立了反映桥梁设计寿命期内真实运营状况的疲劳荷载模型,并通过全桥三维有限元分析计算了该构造细节的荷载历程.根据疲劳损伤累积理论,确定了钢桁拱轨道横梁与主桁半刚性连接的疲劳试验荷载.     

考虑非线性累积损伤的大跨多荷载桥梁的疲劳可靠度评估

针对大跨多荷载桥梁疲劳损伤累积非线性过程中的大量不确定性,对火车、汽车与风荷载作用下的大跨悬索桥,利用连续损伤模型提出了一个疲劳可靠度评估方法.首先,在连续损伤模型基础上,对模型参数进行分析;然后,根据工程应用的需要,适当简化疲劳模型,在连续损伤模型中引入合适的随机变量,定义疲劳可靠度分析的极限状态函数,假定多种未来可能的交通荷载和荷载增长模式,利用蒙特卡洛方法产生随机变量并计算失效概率;最后以香港青马大桥为例,讨论了该桥在不同荷载状况下使用120年后的疲劳失效概率.研究发现:若保持当前的交通状态,桥梁可保持良好状况,但未来交通荷载的快速增长会导致结构提前失效.      

非线性疲劳损伤累积下钢轨裂纹萌生预测

将考虑荷载作用次序的损伤曲线法与考虑荷载相互作用的疲劳损伤法相结合,修正了非线性疲劳损伤累积模型,提出基于非线性疲劳损伤累积的钢轨疲劳裂纹萌生-磨耗共存发展预测方法,并与其他线性和非线性疲劳损伤累积模型的预测结果进行对比.结果发现:非线性疲劳损伤累积模型计算的累积损伤高于线性疲劳损伤累积模型的结果,其中非线性疲劳损伤累积修正模型得到的损伤累积最大,相应的裂纹萌生寿命最小;对U75V热处理钢轨来说,非线性疲劳损伤累积修正模型预测的裂纹萌生寿命为车轮通过次数约2.58×105次,裂纹萌生于钢轨次表面,距离钢轨表面深度约2.12mm,平均磨耗发展率为2.90μm/万次;Miner线性疲劳累积模型预测的裂纹萌生寿命接近现场观测值的上限,非线性疲劳损伤累积修正模型预测的裂纹萌生寿命接近观测结果中值.     

桥梁结构钢筋应力集中、疲劳研究

造成构件疲劳破坏或极限承载能力下降的内因是材料中的初始缺陷在重复荷载作用下产生应力集中,导致材料内部缺陷发展、损伤累积而强度逐渐耗散,外因则是应力反复的循环特征和累积次数。在考虑材料疲劳对结构的影响时,需首先确定材料的疲劳强度,然后根据重复荷载特性计算材料在确定时刻的疲劳剩余强度,最后根据材料强度与构件承载力之间的关系得出结构的疲劳剩余承载力。     

基于累积损伤因子的水泥混凝土路面设计(英文)

考虑荷载疲劳应力和温度疲劳应力的综合疲劳方程,计算了单轴单轮及单轴双轮轴载的覆盖通行率,利用累积损伤因子替代标准轴载在交通量换算中的作用,提出了直接计算各级轴载对路面结构总的累积疲劳损伤方法和新的水泥混凝土路面设计方法,并采用两组交通量对轴载累积损伤量的计算方法的准确性与可行性进行了验证。分析结果表明:公路横断面上各点处轴载的作用次数是不同的,各级轴载的累积疲劳损伤峰值不一定在同一位置,利用基于累积损伤因子的水泥混凝土路面设计方法计算得到两组交通量下路面的最不利位置厚度均为22cm,符合设计要求,其他位置厚度可按累积损伤曲线相应减小,此设计方法避免了现行规范基于标准轴载和疲劳耗损等效原则的水泥混凝土路面设计方法与路面实际损伤中存在的差异及轴载换算方法的局限性。     

考虑飞机运行特性的柔性道面累积损伤计算

为准确计算柔性道面任一点累计损伤,考虑飞机载重和滑行速度差异,给出了飞机滑行在道面任一横断面处单个主起落架动荷载计算方法;基于单个主起落架动荷载作用下柔性道面面层底拉应变和土基顶面竖向压应变空间响应分析,引入多轴荷载作用频次影响系数,考虑轮迹横向偏移和纵向分布规律,得出了单个主起落架在道面任一位置处荷载作用频次的计算方法,并计算了相应位置处道面允许作用次数;基于Miner准则的线性疲劳累积损伤原理,提出了可覆盖整个柔性道面的道面累积损伤计算方法。实例表明该方法可行,可为道面分段和横向减薄设计的理论计算提供参考。     

桥梁损伤安全评定与维护管理策略

既有桥梁总会存在着不同程度的结构累积损伤 ,这不但影响桥梁的正常运营 ,而且会危及结构的使用安全。常规桥梁承载能力试验与新近发展起来的健康监测技术都很难独自对会导致桥梁脆性破坏的损伤累积进行有效检测。因此 ,提出基于损伤机理的结构损伤安全评定方法的设想 ,采用局部无损探测和整体、长期健康监测相结合的损伤判断、定位技术 ,在正确诊断桥梁损伤基础上 ,综合应用基于损伤力学、疲劳断裂、可靠度理论等多种方法和理论进行损伤安全评定。根据实时安全评定结果 ,按照不同桥梁结构的损伤特点 ,即时给出桥梁维护管理对策 ,以便桥梁管理部门采取相应措施保障桥梁安全使用。以上海市外白渡桥为例简要介绍该方法的实际应用成果 ,并对今后桥梁损伤安全评定研究提出了一些具体建议     

多跨系杆拱桥吊杆疲劳性能研究

以某三跨系杆拱桥为例,提出了一种拱桥吊杆的疲劳分析方法.对桥梁结构建立有限元模型求得各吊杆的索力影响线.依据交通量调查和交通量各参数的统计资料,将车辆概括为几种典型车型并计算其各参数的概率密度函数.基于蒙特卡罗方法模拟产生了通过桥梁的双向多车道车流作为疲劳荷载.针对典型吊杆的影响线加载模拟车流,得到杆件应力历程,用雨流法统计应力历程可以得到应力幅值谱.按照线性累积损伤理论和总交通量预测结果,计算得到各吊杆的在指定时间的累计损伤.     

考虑损伤时变特性的大跨斜拉桥抗震性能研究

目前,大跨斜拉桥的抗震性能设计尚未考虑桥梁服役期内由于疲劳损伤累积对结构力学性能劣化的影响。文章依据连续介质损伤力学,研究了桥梁的疲劳损伤时变特性,基于动力弹塑性时程分析法获得桥梁在不同服役年限遭遇多遇和罕遇地震时的响应,依据其性能对照标准和地震损伤模型,研究桥梁抗震性能的时变特性,并以润扬长江大桥北汊斜拉桥为研究对象,研究了地震作用下考虑损伤时变特性的桥梁抗震性能的变化规律。结果表明:该桥在服役期内由于损伤累积导致了材料力学性能的劣化,结构的抗震性能呈现显著的时变特性。在遭遇多遇地震时,部分构件可能进入塑性,导致结构的地震损伤值可能超出规定限值;在遭遇罕遇地震时,结构的地震损伤不断增大,有发生倒塌的可能。结构在设计时均满足抗震设防目标,但随着性能的逐渐劣化,在一些工况下结构地震损伤值超过了抗震设防目标的损伤指标限值,这对结构的安全服役构成了潜在的威胁,因此对于服役期长且重要的大跨桥梁有必要进行考虑损伤时变特性的桥梁抗震分析,研究成果对类似桥梁的抗震设防具有重要参考意义。     

基于路面加速加载的沥青路面疲劳损伤预估模型标定方法

为提高工程应用中沥青路面疲劳损伤预估模型的可靠性，提出了一种结合小型试件试验与足尺路面加速加载试验的模型标定方法；基于路面疲劳损伤发展特征分析，提出采用非线性增量递归法的沥青路面累积疲劳损伤分析方法，适用于疲劳损伤预估模型由小尺寸试验向足尺试验条件的转移与外推；基于小尺寸试件试验疲劳寿命预估模型构建了足尺沥青混合料层疲劳损伤预估模型，利用疲劳寿命预估模型转移方程实现足尺路面加速加载条件下的疲劳损伤预估；为确定模型转移方程，提出了基于路面加速加载试验的疲劳损伤标定方程，推导了疲劳损伤预估模型待定系数标定方法；利用重型荷载模拟器实施了级配碎石组合式基层沥青路面足尺试验路段加速加载试验，结合路面钻芯试样动态模量与四点弯曲疲劳试验，标定和验证了沥青混合料层的疲劳损伤预估模型。研究结果表明：非线性增量递归法可考虑材料非线性、性能衰减和加载历史对结构层疲劳损伤累积的影响，符合实际路面疲劳损伤发展规律；利用标定确立的疲劳损伤预估模型可以预测试验路不同加载区间沥青混合料层的累积疲劳损伤，50%和90%的预测值相对实测结果的误差分别小于3.1%和20.0%,表明该预估模型具有一定可靠性；提出的模型标定方...     

低频动荷载试验判断桥梁承载力的技术方法研究

桥梁荷载试验用来检验评定新建桥梁、加固和改建后的桥梁结构是否处于正常使用状态,其最重要的承载能力是否能达到设计要求。通过在进行动、静荷载试验的同时,可以进行低频率的动态荷载试验,这种方法能够得到以下结果:(1)通过动荷载、静荷载、低频动荷载三种试验方法,对桥梁承载力进行分析,得到的结果可以建立桥梁结构在运营状态下大概率、大吨位车辆过桥时的动态反应值,其对于桥梁结构承载能力的判断具有重要的参考意义。(2)同时,低频动荷载试验相比于动载试验的加载效率更高,往往能够反映桥梁结构在极限承载力状态下的结构动态反应。(3)低频动荷载试验相比于静载试验不但能够得到试验加载前后的梁体弹性恢复率,还能得到考虑活载冲击下结构的动态反应。     

九江长江大桥疲劳荷载谱研究

将九江长江公路大桥实测的21类日常典型的运营车辆组成的荷载频值谱,依据等效疲劳损伤原理,简化成由7类模型车辆组成的具有实用性的荷载频值谱,该结果对类似的其他公路钢桥的疲劳损伤度验算具有一定的参考价值;所建立的疲劳荷载车辆模型,可供九江其他市桥梁疲劳损伤验算或疲劳设计时参考。     

在役混凝土桥梁承载力判定和损伤评估研究

介绍了在役混凝土梁桥的振动理论、桥梁承载力判定和损伤评估方法。并结合现场实测讨论了混凝土桥梁可靠性检测。通过静、动荷载试验得到桥梁结构的频率等动力特性。对在役钢筋混凝土桥承载力判定方法进行了实践应用,对同类型桥梁的检测评估及加固具有重要的指导意义。     

基于光纤光栅传感技术的江阴大桥结构应变监测研究

江阴大桥自1999年通车以来,就一直经历着大交通和重载交通的双重考验.主桥钢箱梁受交通荷载的影响最为直接,极易因荷载的不断作用而产生疲劳损伤.对荷载影响反应最直接的就是主桥钢箱梁结构的内部应变,通过对结构应变的监测,可以较好地掌握桥梁受动态荷载作用下的结构响应.本文采用光纤光栅传感技术对钢箱梁结构的重点部位进行应变监测...     

G104国道绍兴段公路桥梁疲劳车辆荷载模型研究

基于WIM系统采集得到G104国道绍兴段一个月的交通荷载数据,首先划分交通荷载的车型类别,并对轴载质量、轴距等参数进行统计分析。然后,根据疲劳等效损伤原理,建立疲劳等效车辆模型。在此基础上,推导得出适用于该路段的疲劳荷载谱,并选用20m钢筋混凝土简支T梁构建疲劳验算模型,基于应力-寿命曲线和Miner线性累积损伤理论计算分析各疲劳车型产生的疲劳损伤度值。最后,根据各疲劳车型的疲劳损伤度比大小,选取典型疲劳代表车型,建立适用于G104国道绍兴段的公路桥梁疲劳车辆荷载模型。通过计算分析可知:G104国道绍兴段的N7疲劳车型产生的疲劳损伤值最大,钢筋应力幅值及实际加载循环次数是决定疲劳损伤值大小的主要参数。钢筋应力幅值主要由疲劳荷载的车型与载重质量大小控制,而实际加载循环次数则与通行荷载的交通流量大小密切相关。     

特殊情况下高速公路桥梁车辆荷载探讨

针对近年来各省连续发生多起桥梁垮塌事件,重载车辆频繁驶过桥梁的过程容易使桥梁产生各种疲劳问题。结合河北省高速公路在役重点桥梁进行重载车辆荷载谱监测,通过交通量调查,统计分析出现频率较高的车辆模型、车流量的分布、车辆的自身性质(轴距、轴重)等。依据疲劳等效损伤原理,推导出基于实测的5种日常营运重载车辆荷载模型,建立疲劳荷载谱。通过与公路-Ⅰ级汽车荷载作用效应进行对比,得出当跨径小于等于25 m时,应将其汽车荷载提高至1.3倍左右;当跨径大于25 m时,应将其汽车荷载提高至1.2倍左右。     

桥梁结构实时响应在线监测的简化分析方法

在线弹性假设基础上，根据有限元理论和桥梁随机车辆荷载的特点，了并提出了一种通过监测部分位移，计算桥梁蓁位移和桥面荷载的简化分析方法，解决了桥梁在随机车辆荷载作用下荷载确定问题，建立了动位移和等效节点荷载的有限元列式。该方法为桥梁构形式，具有实际应用价值。     

桥梁结构实时响应在线监测的简化分析方法

在线弹性假设基础上, 根据有限元理论和桥梁随机车辆（ 行人） 荷载的特点, 讨论并提出了一种通过监测部分位移, 计算桥梁其余位移和桥面荷载的简化分析方法, 解决了桥梁在随机车辆（ 行人） 荷载作用下的荷载确定问题, 建立了动位移和等效节点荷载的有限元列式． 该方法为桥梁结构的在线监测和实时分析提供了理论基础, 适用于连续梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥等桥梁结构形式, 具有实际应用价值     

钢桥面浇注式沥青铺装复合梁疲劳损伤规律分析

浇注式沥青混合料作为钢桥面典型铺装材料之一,与正交异性钢桥面板构成的组合结构,共同承载车辆荷载.为了探讨钢桥服役期间浇注式沥青混合料材料参数对其复合结构疲劳损伤规律的影响,采用三点加载的复合梁疲劳试验,采集试验过程中荷载、变形参数,计算复合梁损伤变量,分析材料模量、铺装厚度、荷载水平对复合梁疲劳损伤的影响程度.结果表明:相同变形条件下,较高模量的材料提高了铺装层刚度,但自身衰变速度相反更快;厚度变化与复合梁疲劳损伤速率基本呈线性关系;荷载变化对其影响非常大,特别是当施加的荷载初始挠度由0.6 mm增加到0.8 mm时,复合梁疲劳损伤速率加快了180％.     

中承式系杆拱桥吊杆疲劳性能研究

中承式系杆拱桥是拱桥中一种常见的结构形式,吊杆作为该类型桥梁中重要的传力构件,其受力特点和疲劳性能一直是研究的热点,它关系到整座桥梁的安全和使用寿命。以湖南永州市某座中承式系杆拱桥为背景,基于车辆荷载试验和对桥梁长、短吊杆索力的不间断连续测量,通过测量数据分析发现:在集中荷载作用在主桥跨中位置时,位于支点处的短吊杆受车辆荷载影响较小;单根吊杆24 h内的应力时程曲线能反映桥梁受外界荷载影响下吊杆应力变化规律,同时能分析出桥梁1 d交通流量的分布情况;采用S—N曲线的疲劳寿命评估方法预测了吊杆疲劳寿命,并利用WEIBULL分布函数求得吊杆的疲劳可靠度,计算结果认为该桥在正常运营期吊杆已具备足够的疲劳可靠性。