內容提要
《鉚接鋼橋剩餘壽命與使用安全評估點》運用Monte—carlo模擬技術，實現了公路與鐵路橋樑交通荷載譜和應力譜的模擬。提出了基於斷裂力學評估鉚接鋼橋剩餘壽命與使用安全的基本方法與評估模型。在建立鉚接鋼橋構件單角鋼和雙角鋼機率疲勞破壞模型的基礎上，提出了鉚接鋼橋結構系統疲勞斷裂可靠性分析模型，運用Monte—carlo算法實現了鉚接鋼橋構件與結構系統疲勞斷裂失效機率的計算。將評估理論與方法推廣套用於工程實踐，為橋樑維護決策提供了可靠的科學依據。
本書是一本鋼橋疲勞斷裂領域的研究專著，可供從事本專業的教學、科研和工程技術人員參考使用。
編輯推薦
全書共分為7章。第1章簡要回顧了既有鋼橋疲勞壽命評估研究的現狀。第2章針對我國公路9鐵路橋樑設計規範尚未對交通荷載譜模擬作出規定的不足，在現場交通觀測和應力譜實測基礎上，運用Monte—Carlo模擬技術，實現了公路與鐵路橋樑交通荷載譜和應力譜的模擬；並在合理確定鉚接細節疲勞強度基礎上，按線性Miner累積損傷準則，對鉚接鋼橋疲勞壽命進行了估算，由此確定鉚接構件的檢測優先權。第3章提出了基於斷裂力學評估鉚接鋼橋剩餘壽命與使用安全的基本方法，根據鉚接構件的疲勞破壞特徵，建立了鉚接鋼橋簡化CCT和DECT模型；鑒於簡化斷裂分析模型的不足，建立了鉚接構件斷裂分析模型，構件模型可合理計入鉚接構造、釘載等對疲勞裂紋擴展的影響；並運用板殼斷裂力學有限元程式，經計算回歸得到了鉚接構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機率失效模型，給出了用於疲勞可靠性分析的極限狀態方程，併合理確定了隨機變數的參數取值；建立了鉚接鋼橋構件單角鋼機率疲勞破壞模型，並首次提出了鉚接鋼橋構件雙角鋼機率疲勞破壞模型，基於Monte—Carlo算法實現了鉚接鋼橋構件單角鋼、雙角鋼疲勞斷裂失效機率的計算，編制了相應的機率斷裂分析程式SAPFF，DAPFF；提出了鉚接鋼橋結構系統疲勞斷裂可靠性分析模型，建立了Monte—Carlo法計算鉚接鋼橋結構系統疲勞斷裂失效機率的基本流程，並編制了用於鉚接鋼橋結構系統機率斷裂分析的大型程式RBSPFF。第5章和第6章將鉚接鋼橋確定性與機率性評估方法套用於既有公路與鐵路鉚接桁架橋剩餘壽命與使用安全評估，合理確定了檢測間隔。第7章對本書在理論方法與實際工程套用方面的主要成果進行了總結，並對進一步的研究工作提出了建議。
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狀
1.3鋼橋剩餘壽命與使用安全評估方法
1.3.1傳統疲勞分析方法
1.3.2斷裂力學方法
1.3.3疲勞可靠性方法
1.4本章小結
第2章疲勞荷載譜模擬與疲勞壽命評估
2.1公路橋樑荷載譜與應力譜模擬
2.1.1外白渡橋簡介
2.1.2交通荷載觀測及統計分析
2.1.3Monte—Carlo方法模擬車流
2.1.4應力歷程與應力譜模擬
2.2鐵路橋樑荷載譜與應力譜模擬
2.2.1鐵路橋運輸狀況調查
2.2.2荷載譜模擬與應力譜模擬
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
第3章基於斷裂力學的剩餘壽命與使用安全評估
3.1基於斷裂力學評估的基本原理
3.1.1巨觀裂紋的基本形式
3.1.2裂紋尖端應力場
3.1.3線彈性斷裂力學及K準則
3.1.4彈塑性斷裂力學及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程式實現
3.3鉚接鋼橋斷裂力學分析模型
3.3.1識別臨界構件
3.3.2斷裂力學分析模型的建立
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剩餘壽命計算
3.3.7探測間隔
3.4簡化斷裂力學分析模型在外白渡橋剩餘壽命評估中的套用
3.5本章小結
第4章基於機率斷裂力學的剩餘壽命與使用安全評估
4.1問題的提出
4.2構件疲勞可靠性
4.2.1疲勞累積損傷模型
4.2.2剩餘強度模型
4.2.3疲勞壽命模型
4.3結構系統疲勞可靠性分析
4.3.1結構系統疲勞可靠性研究現狀
4.3.2結構系統疲勞可靠性分析模型
4.4鋼橋結構疲勞可靠性分析
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鉚接鋼橋構件機率斷裂力學分析模型
4.5.1鉚接構件機率斷裂力學模型
4.5.2鉚接構件疲勞失效模式
4.5.3Monte—Carlo法計算構件疲勞失效機率
4.6鉚接鋼橋結構系統機率斷裂力學分析模型
4.7目標可靠度與檢修間隔
4.8本章小結
第5章鉚接公路鋼橋剩餘壽命與使用安全評估
5.1工作狀態模擬
5.1.1橋樑概況
5.1.2工作狀態模擬
5.2荷載譜與應力譜模擬
5.2.1交通荷載觀測及統計分析
5.2.2荷載譜與應力譜模擬
5.3基於確定性疲勞和斷裂力學的評估
5.3.1疲勞使用壽命估算
5.3.2基於斷裂力學的剩餘壽命與安全分析
5.4基於構件機率斷裂力學的可靠性評估
5.4.1參數取值
5.4.2按單角鋼破壞模式的機率評估
5.4.3按雙角鋼破壞模式的機率評估
5.5基於結構系統機率斷裂力學的可靠性評估
5.6本章小結
第6章鉚接鐵路鋼橋剩餘壽命與使用安全評估
6.1橋樑概況
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累積損傷與剩餘壽命
6.4基於斷裂力學的剩餘壽命評估
6.4.1識別臨界構件
6.4.2斷裂力學分析模型的建立
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剩餘壽命計算
6.4.7檢測間隔及維護對策
6.5基於構件機率斷裂力學的可靠性評估
6.5.1參數取值
6.5.2按單角鋼破壞模式的機率評估
6.5.3按雙角鋼破壞模式的機率評估
6.6基於結構系統機率斷裂力學的可靠性評估
6.7本章小結
第7章結論
7.1理論與方法上的進步
7.2實際套用結論
7.3進一步研究建議
參考文獻
後記
