鉚接鋼橋剩余壽命與使用安全評估

內(nèi)容概要

本書對既有鉚接鋼橋疲勞剩余壽命與使用安全評估這一極富挑戰(zhàn)性的研究課題從理論到實踐進行了系統(tǒng)深人的探索。針對鉚接結(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，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估理論和方法體系。運用Monte—carlo模擬技術(shù)，實現(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)評估鉚接鋼橋剩余壽命與使用安全的基本方法與評估模型。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，運用Monte—carlo算法實現(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算。將評估理論與方法推廣應(yīng)用于工程實踐，為橋梁維護決策提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。     本書是一本鋼橋疲勞斷裂領(lǐng)域的研究專著，可供從事本專業(yè)的教學(xué)、科研和工程技術(shù)人員參考使用。

書籍目錄

出版說明前言第1章 緒 論　1.1 引 言　1.2 鋼橋疲勞問題研究的歷史與現(xiàn)狀　1.3 鋼橋剩余壽命與使用安全評估方法　　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 外白渡橋簡介　　2.1.2 交通荷載觀測及統(tǒng)計分析　　2.1.3 Monte—Carlo方法模擬車流　　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估　3.1 基于斷裂力學(xué)評估的基本原理　　3.1.1 宏觀裂紋的基本形式　　3.1.2 裂紋尖端應(yīng)力場　　3.1.3 線彈性斷裂力學(xué)及K準則　　3.1.4 彈塑性斷裂力學(xué)及J準則 　　3.1.5 疲勞裂紋擴展速度　　3.1.6 裂斂擴展壽命估算方法　　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 裂紋增長模擬　3.2 斷裂力學(xué)的有限元法　　3.2.1 有限元單元類型選取　　3.2.2 裂紋尖端有限元單元類型　　3.2.3 計算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　　3.3.4 初始裂紋　　3.3.5 臨界裂紋大小的確定　　3.3.6 剩余壽命計算　　3.3.7 探測間隔　3.4 簡化斷裂力學(xué)分析模型在外白渡橋剩余壽命評估中的應(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估　4.1 問題的提出　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　　4.5.3 Monte—Carlo法計算構(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 交通荷載觀測及統(tǒng)計分析　　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)的可靠性評估　　5.4.1 參數(shù)取值　　5.4.2 按單角鋼破壞模式的概率評估　　5.4.3 按雙角鋼破壞模式的概率評估　5.5 基于結(jié)構(gòu)系統(tǒng)概率斷裂力學(xué)的可靠性評估　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 計算與實測對比分析　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)的剩余壽命評估　　6.4.1 識別臨界構(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 剩余壽命計算　　6.4.7 檢測間隔及維護對策　6.5 基于構(gòu)件概率斷裂力學(xué)的可靠性評估　　6.5.1 參數(shù)取值　　6.5.2 按單角鋼破壞模式的概率評估　　6.5.3 按雙角鋼破壞模式的概率評估　6.6 基于結(jié)構(gòu)系統(tǒng)概率斷裂力學(xué)的可靠性評估　6.7 本章小結(jié)第7章 結(jié)論　7.1 理論與方法上的進步　7.2 實際應(yīng)用結(jié)論　7.3 進一步研究建議參考文獻后記

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　　《鉚接鋼橋剩余壽命與使用安全評估》共分為7章。第1章簡要回顧了既有鋼橋疲勞壽命評估研究的現(xiàn)狀。第2章針對我國公路9鐵路橋梁設(shè)計規(guī)范尚未對交通荷載譜模擬作出規(guī)定的不足，在現(xiàn)場交通觀測和應(yīng)力譜實測基礎(chǔ)上，運用Monte—Carlo模擬技術(shù)，實現(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節(jié)疲勞強度基礎(chǔ)上，按線性Miner累積損傷準則，對鉚接鋼橋疲勞壽命進行了估算，由此確定鉚接構(gòu)件的檢測優(yōu)先級。第3章提出了基于斷裂力學(xué)評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，建立了鉚接鋼橋簡化CCT和DECT模型；鑒于簡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)件模型可合理計入鉚接構(gòu)造、釘載等對疲勞裂紋擴展的影響；并運用板殼斷裂力學(xué)有限元程序，經(jīng)計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估，合理確定了檢測間隔。第7章對《鉚接鋼橋剩余壽命與使用安全評估》在理論方法與實際工程應(yīng)用方面的主要成果進行了總結(jié)，并對進一步的研究工作提出了建議。

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