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

1、在運營期的反復車輛荷載作用下，橋梁結構面臨著疲勞損傷的問題?？紤]到結構參數(shù)與荷載的隨機性，橋梁結構的疲勞破壞具有一定的概率特征。作為國內最大跨度的獨塔自錨式懸索橋—平勝大橋鋼梁箱結構正交異性橋面板的疲勞可靠性值得進行安全評估。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。為了研究大跨度獨塔自錨式懸索橋的鋼箱梁構造細節(jié)在隨機荷載作用下的疲勞可靠度，以國內最大

2、跨度的獨塔自錨式懸索橋—平勝大橋為工程背景，在健康監(jiān)測應力數(shù)據(jù)的基礎上采用疲勞可靠度理論對其鋼箱梁橋面板構造細節(jié)疲勞性能進行了研究。首先基于Palmegren-Miner線性累積損傷準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)測的典型應力和溫度數(shù)據(jù)建立了疲勞應力譜，最后分析了不同交通量增長系數(shù)下平勝大橋鋼箱梁細節(jié)疲勞可靠度。論文的主要研究內容與研究成果包括:
　　(1)簡述了鋼結構疲勞可靠度理論與相應的分析方法。以S

3、-N曲線和Miner線性損傷準則為基礎，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鍵步驟。主要從結構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方面展開討論。針對疲勞可靠度分析的極限狀態(tài)表達式，本文重點介紹了結構可靠度分析中的JC方法，該方法為后文對疲勞可靠指標計算奠定基礎。從鋼箱梁結構的疲勞性能入手，建立鋼結構疲勞失效的極限狀態(tài)方程，對3個重要的疲勞失效準則進行了討論。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)的疲勞應力進行了統(tǒng)計分析。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)測的整個系統(tǒng)和傳感器布置兩個方面進行了描述。通過引入雨流計數(shù)法和谷峰方法兩種方法介紹了監(jiān)測應力數(shù)據(jù)提取與分析方法。針對實測數(shù)據(jù)進行了處理分析，提取了應力循環(huán)及循環(huán)次數(shù)，并對多組應力數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析。建立了平勝大橋疲勞荷載效應的概率模型。采用K-S檢驗獲取Seq和Nd的概率分布類型和分布特征值。由

5、分析結果可知: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，標準差為1.58MPa，對應的日損傷值為1.3×10-6。
　　(3)平勝大橋的疲勞可靠度分析結果表明:平勝大橋鋼箱梁的應力數(shù)據(jù)具有低應力和高循環(huán)的特點，可基于Erucode規(guī)范對構造細節(jié)和低應力幅值的處理方法和等效損傷得出等效應力幅值。平勝大橋鋼箱梁細節(jié)疲勞可靠指標為5.274;當交通量增長系數(shù)分別為0、0.1和0.2時，平勝大橋鋼箱