【摘要】：通过在芜湖长江大桥建立长期监测系统,对大桥实施长期实时监测和定期技术状态评估,考察大桥在服役期内完成设计预定功能的能力,提高桥梁的安全性。本文主要研究解决疲劳损伤及寿命评估问题,通过编制的疲劳评估系统,对32个动应力测点进行疲劳分析,将采集到的应变历程转化为应力谱,再经由各个分析模块得到等效应力幅、最大应力幅、实际损伤和损伤度等结果。这些结果均随时不断地存在数据库中,作为大桥在使用中的历史档案,利用信息显示系统可随时对其进行观测。 本研究除上述成果外,还对各测点的应力监测结果进行综合分析比较,找到大桥的疲劳控制部位进行疲劳寿命评估。在仿真计算分析中,通过大型分析软件ANSYS对斜拉桥三个典型整体节点实体建模,用系统采集并处理得到应力谱对其加载,将得到的静力分析结果分别输入到疲劳分析软件FE-SAFE中,预测最先开裂位置及各部位的寿命云图,从而实现对起裂部位更为准确的评估。 通过本文的研究工作,成功地建立了芜湖长江大桥疲劳损伤及寿命评估系统,并可推广应用于其他桥梁。 【关键词】：实时监测 疲劳损伤 寿命评估
【学位授予单位】：铁道部科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：U446.2
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2006.012933
【目录】：

• 第一章 绪论22-35
• 1．1 概述22-23
• 1．2 国内外桥梁结构健康监测的研究现状23-26
• 1．3 研究目的和意义26-27
• 1．4 长期监测的基本方法及功能介绍27-31
• 1．5 本文研究的背景和主要内容31-35
• 1．5．1 芜湖长江大桥概况31-32
• 1．5．2 芜湖长江监测系统简介32-33
• 1．5．3 本文的主要内容33-35
• 第二章 疲劳损伤和寿命评估的研究理论和方法35-44
• 2．1 疲劳的基本概念35-36
• 2．2 疲劳分析理论及方法概述36-38
• 2．2．1 Miner理论36-37
• 2．2．2 Carten-Dolan理论37-38
• 2．3 确定疲劳荷载的方法38-40
• 2．4 应力循环次数的计算40-42
• 2．4．1 雨流法40-41
• 2．4．2 雨流计数法在计算机上的实现41-42
• 2．5 疲劳抗力曲线(S-N曲线)42-44
• 第三章 疲劳测点布置和疲劳损伤分析程序编制研究44-63
• 3．1 疲劳测点布置44-52
• 3．1．1 疲劳测点的目的44
• 3．1．2 疲劳测点命名44-45
• 3．1．3 疲劳测点的布置45-52
• 3．2 疲劳损伤分析程序编制原理及各模块功能概况52-60
• 3．2．1 编制原理52-53
• 3．2．2 疲劳抗力方程参数设定模块53-54
• 3．2．3 区分客货车损伤模块54-57
• 3．2．4 极值统计及雨流处理模块57-58
• 3．2．5 实际损伤和最大幅值模块58
• 3：2．6 安全评定模块58-59
• 3．2．7 损伤度模块59-60
• 3．2．8 疲劳寿命估算模块60
• 3．3 疲劳分析结果显示系统60-61
• 3．4 后台分析程序61-63
• 3．4．1 节点疲劳分析的目的61-62
• 3．4．2 疲劳分析软件FE-SAFE介绍及计算原理62-63
• 第四章 监测结果分析及疲劳寿命评估63-86
• 4．1 动应力测点监测结果分析研究63-64
• 4．2 各测点疲劳性能评价64-72
• 4．3 关键部位疲劳损伤计算和寿命评估72-77
• 4．3．1 跨中主桁下弦杆疲劳损伤计算72-73
• 4．3．2 跨中纵梁疲劳损伤计算73-74
• 4．3．3 跨中纵梁和横梁连接鱼尾板处疲劳损伤计算74-75
• 4．3．4 桥塔处纵梁和鱼尾板测点疲劳损伤计算75-76
• 4．3．5 寿命评估76-77
• 4．4 疲劳信息发布系统77-80
• 4．5 后台疲劳分析80-86
• 4．5．1 主桥跨中节点E28疲劳分析81-82
• 4．5．2 桥墩支座处节点E15疲劳分析82-84
• 4．5．3 斜拉索处节点A25疲劳分析84-86
• 第五章 结论和展望86-90
• 5．1 本文的主要结论86-88
• 5．1．1 工作总结86-87
• 5．1．2 主要结论87-88
• 5．2 需进一步开展的工作88-90
• 参考文献90-92
• 附录92-94
• 致谢94