基于健康監(jiān)測的平勝大橋鋼箱梁細(xì)節(jié)疲勞可靠度研究.pdf

1、在運(yùn)營期的反復(fù)車輛荷載作用下，橋梁結(jié)構(gòu)面臨著疲勞損傷的問題?？紤]到結(jié)構(gòu)參數(shù)與荷載的隨機(jī)性，橋梁結(jié)構(gòu)的疲勞破壞具有一定的概率特征。作為國內(nèi)最大跨度的獨(dú)塔自錨式懸索橋—平勝大橋鋼梁箱結(jié)構(gòu)正交異性橋面板的疲勞可靠性值得進(jìn)行安全評估。由于平勝大橋已經(jīng)安裝健康監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠提供鋼橋面板的疲勞應(yīng)力數(shù)據(jù)，這為平勝大橋鋼箱梁橋面板的疲勞可靠度評估提供了有利條件。為了研究大跨度獨(dú)塔自錨式懸索橋的鋼箱梁構(gòu)造細(xì)節(jié)在隨機(jī)荷載作用下的疲勞可靠度，以國內(nèi)最大

2、跨度的獨(dú)塔自錨式懸索橋—平勝大橋?yàn)楣こ瘫尘?，在健康監(jiān)測應(yīng)力數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上采用疲勞可靠度理論對其鋼箱梁橋面板構(gòu)造細(xì)節(jié)疲勞性能進(jìn)行了研究。首先基于Palmegren-Miner線性累積損傷準(zhǔn)則建立了疲勞可靠度的極限狀態(tài)方程，其次基于平勝大橋健康監(jiān)測的典型應(yīng)力和溫度數(shù)據(jù)建立了疲勞應(yīng)力譜，最后分析了不同交通量增長系數(shù)下平勝大橋鋼箱梁細(xì)節(jié)疲勞可靠度。論文的主要研究內(nèi)容與研究成果包括:
　　(1)簡述了鋼結(jié)構(gòu)疲勞可靠度理論與相應(yīng)的分析方法。以S

3、-N曲線和Miner線性損傷準(zhǔn)則為基礎(chǔ)，建立疲勞損傷的極限狀態(tài)方程，并給出疲勞可靠度評估的關(guān)鍵步驟。主要從結(jié)構(gòu)可靠度理論及其分析方法、鋼箱梁的疲勞性能和疲勞可靠度評估方法三個(gè)方面展開討論。針對疲勞可靠度分析的極限狀態(tài)表達(dá)式，本文重點(diǎn)介紹了結(jié)構(gòu)可靠度分析中的JC方法，該方法為后文對疲勞可靠指標(biāo)計(jì)算奠定基礎(chǔ)。從鋼箱梁結(jié)構(gòu)的疲勞性能入手，建立鋼結(jié)構(gòu)疲勞失效的極限狀態(tài)方程，對3個(gè)重要的疲勞失效準(zhǔn)則進(jìn)行了討論。從目前疲勞可靠度評估方法的綜述中給出

4、本文疲勞可靠度評估的流程圖。
　　(2)針對平勝大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)的疲勞應(yīng)力進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。介紹了平勝大橋的健康監(jiān)測系統(tǒng)，對平勝大橋健康監(jiān)測的整個(gè)系統(tǒng)和傳感器布置兩個(gè)方面進(jìn)行了描述。通過引入雨流計(jì)數(shù)法和谷峰方法兩種方法介紹了監(jiān)測應(yīng)力數(shù)據(jù)提取與分析方法。針對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理分析，提取了應(yīng)力循環(huán)及循環(huán)次數(shù)，并對多組應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。建立了平勝大橋疲勞荷載效應(yīng)的概率模型。采用K-S檢驗(yàn)獲取Seq和Nd的概率分布類型和分布特征值。由

5、分析結(jié)果可知:中跨跨中BCV-5-2傳感器所在位置的疲勞損傷最大，Seq的均值為5.31MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為1.58MPa，對應(yīng)的日損傷值為1.3×10-6。
　　(3)平勝大橋的疲勞可靠度分析結(jié)果表明:平勝大橋鋼箱梁的應(yīng)力數(shù)據(jù)具有低應(yīng)力和高循環(huán)的特點(diǎn)，可基于Erucode規(guī)范對構(gòu)造細(xì)節(jié)和低應(yīng)力幅值的處理方法和等效損傷得出等效應(yīng)力幅值。平勝大橋鋼箱梁細(xì)節(jié)疲勞可靠指標(biāo)為5.274;當(dāng)交通量增長系數(shù)分別為0、0.1和0.2時(shí)，平勝大橋鋼箱