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