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第1章 绪论1

1.1引言1

1.2钢桥疲劳问题研究的历史与现状2

1.3钢桥剩余寿命与使用安全评估方法4

传统疲劳分析方法4

断裂力学方法5

疲劳可靠性方法7

1.4本章小结8

第2章 疲劳荷载谱模拟与疲劳寿命评估11

2.1公路桥梁荷载谱与应力谱模拟11

外白渡桥简介11

交通荷载观测及统计分析11

Monte-Carlo方法模拟车流13

应力历程与应力谱模拟16

2.2铁路桥梁荷载谱与应力谱模拟18

铁路桥运输状况调查19

荷载谱模拟与应力谱模拟23

2.3铆接钢桥疲劳寿命估算24

铆接钢桥疲劳强度24

疲劳累积损伤26

外白渡桥疲劳寿命估算28

2.4本章小结29

第3章 基于断裂力学的剩余寿命与使用安全评估30

3.1基于断裂力学评估的基本原理30

宏观裂纹的基本形式30

裂纹尖端应力场30

线弹性断裂力学及K准则31

弹塑性断裂力学及J准则32

疲劳裂纹扩展速度33

裂纹扩展寿命估算方法34

初始裂纹尺寸35

临界裂纹尺寸的确定方法35

裂纹增长模拟36

3.2断裂力学的有限元法37

有限元单元类型选取37

裂纹尖端有限元单元类型39

计算J积分的有限元方法39

程序实现41

3.3铆接钢桥断裂力学分析模型42

识别临界构件42

断裂力学分析模型的建立44

材料性能指标44

初始裂纹47

临界裂纹大小的确定47

剩余寿命计算48

探测间隔51

3.4简化断裂力学分析模型在外白渡桥剩余寿命评估中的应用51

3.5本章小结53

第4章 基于概率断裂力学的剩余寿命与使用安全评估54

4.1问题的提出54

4.2构件疲劳可靠性55

疲劳累积损伤模型55

剩余强度模型56

疲劳寿命模型57

4.3结构系统疲劳可靠性分析60

结构系统疲劳可靠性研究现状60

结构系统疲劳可靠性分析模型62

4.4钢桥结构疲劳可靠性分析64

钢桥疲劳可靠性研究回顾64

钢桥疲劳可靠性分析方法66

4.5铆接钢桥构件概率断裂力学分析模型69

铆接构件概率断裂力学模型70

铆接构件疲劳失效模式71

Monte-Carlo法计算构件疲劳失效概率74

4.6铆接钢桥结构系统概率断裂力学分析模型77

4.7目标可靠度与检修间隔80

4.8本章小结80

第5章 铆接公路钢桥剩余寿命与使用安全评估81

5.1工作状态模拟81

桥梁概况81

工作状态模拟81

5.2荷载谱与应力谱模拟84

交通荷载观测及统计分析84

荷载谱与应力谱模拟85

5.3基于确定性疲劳和断裂力学的评估86

疲劳使用寿命估算86

基于断裂力学的剩余寿命与安全分析87

5.4基于构件概率断裂力学的可靠性评估95

参数取值95

按单角钢破坏模式的概率评估98

按双角钢破坏模式的概率评估99

5.5基于结构系统概率断裂力学的可靠性评估101

5.6本章小结102

第6章 铆接铁路钢桥剩余寿命与使用安全评估104

6.1桥梁概况104

6.2工作模型104

有限元模型104

计算与实测对比分析105

6.3赣江桥疲劳寿命估算108

疲劳抗力曲线108

累积损伤与剩余寿命109

6.4基于断裂力学的剩余寿命评估109

识别临界构件109

断裂力学分析模型的建立111

材料韧性111

初始裂纹111

临界裂纹大小的确定112

剩余寿命计算113

检测间隔及维护对策114

6.5基于构件概率断裂力学的可靠性评估115

参数取值115

按单角钢破坏模式的概率评估116

按双角钢破坏模式的概率评估118

6.6基于结构系统概率断裂力学的可靠性评估120

本章小结121

第7章 结论123

理论与方法上的进步123

实际应用结论123

进一步研究建议126

参考文献127

后记135