角钢高压输电塔疲劳寿命计算与分析

输电塔结构长期受到风、雨等环境荷载作用,常常发生高周疲劳破坏甚至倒塌,但到目前为止该方面的研究还很缺乏。本文以一500kV酒杯型输电塔结构为工程对象,模拟了风荷载时程;通过计算得出结构的危险杆件,利用雨流法统计出应力时程;并基于损伤容限理论和断裂力学理论,计算了输电塔的疲劳寿命。结果表明,结构构件的疲劳破坏对于输电塔整体寿命有重要影响,需要有针对性的防范与加固。     

基于监测数据的拱桥吊杆疲劳寿命评估方法及其应用

目前拱桥吊杆都是基于恒载及活载静力强度准则设计的,没有考虑车辆荷载的动力疲劳安全系数。本文引入概率和统计学的概念与方法,对吊杆疲劳强度进行了可靠性分析与设计,建立了拱桥吊杆基于极限应力模式的疲劳动态可靠度模型与分析方法。结合实际桥梁监测的数据和疲劳模型试验,给出了拱桥吊杆腐蚀疲劳动态可靠度的计算步骤,并对实际桥梁的某一根吊杆腐蚀疲劳可靠度进行了评估,评估结果与实际结果基本吻合,证明了此方法适用于拱桥吊杆腐蚀疲劳寿命预测。     

电厂直接空冷风机系统扰力测试研究

为了确定直空冷风机系统产生的扰力,运用无线动态应变测试技术对风机轴进行动应变测试,准确地测出了风机在不同工况下运行时产生的对桥架的扰力,为国内空冷自主化设计提供了参考。风机扰力由四个主要成份组成:1.由转子质量偏心引起的扰力;2.由扇叶平面外振动引起的扰力;3.由空气反作用力引起的扭矩;4.由空气反作用引起的竖直向下的轴向力。     

输电塔风振疲劳可靠性分析

基于时域理论研究输电塔在风振作用下的疲劳可靠性问题。本文采用Davenport谱模拟脉动风速,通过分析计算杆件内力,得到风荷载时程数据。利用分析软件SAP2000建立结构的有限元模型,将时程荷载施加到结构有限元模型上,求得输电塔关键杆件应力时程响应。采用雨流法统计分析应力时程数据,得到应力循环幅值及其应力均值。基于疲劳理论的Basquin方程、Miner累积损伤准则以及Goodman修正方程,推导出处理疲劳问题的概率数学模型。结合平均风的分布概率以及计算结构疲劳寿命的方法,得到关键杆件在一定可靠度下的疲劳寿命。通过文章分析可知,随着可靠度数值的变化,结构的疲劳寿命相差极大。     

福建莆田2013年8月系列地震的疲劳损伤分析

以大地承力结构疲劳损伤的视角,基于材料在循环载荷作用过程的疲劳损伤断裂理论,通过疲劳损伤能量的动态信号计算,跟踪计算承力岩层的疲劳损伤能量。2013年8月福建莆田地区所发生的一系列地震,由福建莆田监测站点所获取的地震动信号进行疲劳损伤能量的计算,对承力岩层疲劳损伤能量变化过程进行了跟踪计算和分析;分析结果表明所计算得出的对应承力岩层疲劳损伤能量有如下规律：①所对应的承力岩层在24小时内,疲劳损伤能量随着时间不断发生着变化。②疲劳损伤能量这期间在M2.2以上地震发生前的数天,都呈现出明显的周期性过程,这种周期性表现为一个昼夜（24小时）为疲劳损伤能量的一个变化周期。③对应在M2.2以上的地震发生之前,疲劳损伤能量的最明显上升过程的变化,都大约发生在北京时间21时至6时时间段。④所发生的地震震级越高, 数天前的北京时间21至6时时间内的疲劳损伤能量则对应上升越明显。     

300MW火电厂空冷系统排汽管道抗震分析

基于Ansys有限元软件,建立了300MW空冷系统排气管道的有限元模型。通过模态分析,计算了排气管道的动态特性,得到了排气管道的固有频率、振型,表明主要影响地震响应的振型是平动振型,而扭转振型影响较小。应用反应谱法计算了排气管道的地震响应,并用SRSS法对地震荷载组合后再与重力荷载进行组合。计算结果表明,在地震荷载和重力荷载作用下,排气管道整体应力水平很低,其强度满足规范要求。     

CT图像中裂纹缺陷的理论分析

由于易受到其它因素的影响,用CT图像直接分析材料服役过程中损伤状态的变化往往比较困难。本文从混合体的质量衰减系数的计算角度出发,分析了质量衰减系数的计算原理,得到了它的另一个等价表示;并推导出材料服役环境下,只包含单杂质的情况时,微裂纹群的出现所带来的裂纹缺陷体积百分数、密度变化与CT图像值之间的关系式,最后得到了裂纹缺陷体积百分数与损伤变量的关系式,为后期利用CT进行材料疲劳寿命分析奠定了理论基础。     

自然腐蚀环境下钢筋混凝土梁疲劳应用性能试验研究

在海岸与近海结构工程中被广泛应用的钢筋混凝土构件,由于长期处在有海水腐蚀、干湿交替和循环荷载的严酷环境中,导致钢筋因侵蚀结构严重损伤。本文对6根钢筋混凝土试验梁进行了腐蚀与循环荷载作用下的疲劳试验研究,循环荷载幅值设计为2%～40%P_u和2%～60%P_u两种,对试验梁在大气环境中、淡水环境中和海水腐蚀环境中疲劳破坏情况进行试验探索,研究在三种环境与循环荷载作用下钢筋混凝土构件的力学性能及刚度损伤演化规律,同时分析了破坏形态、裂缝宽度、挠度的发展规律和疲劳寿命。结果表明:腐蚀与循环荷载共同作用下,短期内腐蚀溶液不会对梁内部钢筋造成显著影响从而降低耐久性;在循环次数达到一定范围内,试验梁耐久性降低42%,其中两个试验梁在循环荷载上限为0.6P_u时的耐久性分别降低54%和37%。     

香港青马大桥在交通荷载作用下的疲劳评估

在全桥三维有限元模型基础上 ,进行了车载响应分析 ,得到全桥的动力响应 ,并与实测结果进行了分析对比 ;对疲劳危险部位建立局部有限元模型 ,并进行了局部应力分析。在结构健康安全监测系统实测数据基础上 ,得到应变循环标准块 ,用基于热点应力疲劳评估方法对危险部位进行了疲劳寿命评估。     

基于实测车流的悬索桥吊杆钢丝寿命期内的疲劳评定

将过桥实测车流数据与数值模拟分析结合起来,以江阴大桥的吊杆为研究对象,考虑不同车道对吊杆疲劳寿命的影响,建立了大跨度悬索桥疲劳车辆荷载模型和吊杆钢丝寿命期内的疲劳评估实用方法以及基于S-N曲线的吊杆寿命期内的疲劳损伤评定方法。研究结果表明,跨中短吊杆的疲劳退化快于桥塔附近的长吊杆,短吊杆是疲劳养护的重点;在吊杆的20年寿命期内,不需要考虑疲劳更换,但需要对跨中短吊杆采取监视措施。该方法可用于悬索桥吊索的安全评估与剩余寿命分析,能为吊杆的检测、维护与管理提供决策依据。     

A simplified fragility analysis of fan type cable stayed bridges

A simplified fragility analysis of fan type cable stayed bridges using Probabilistic Risk Analysis (PRA) procedure is presented for determining their failure probability under random ground motion. Seismic input to the bridge support is considered to be a risk consistent response spectrum which is obtained from a separate analysis. For the response analysis, the bridge deck is modeled as a beam supported on springs at different points. The stiffnesses of the springs are determined by a separate 2D static analysis of cable-tower-deck system. The analysis provides a coupled stiffness matrix for the spring system. A continuum method of analysis using dynamic stiffness is used to determine the dynamic properties of the bridges .The response of the bridge deck is obtained by the response spectrum method of analysis as applied to multidegree of freedom system which duly takes into account the quasi - static component of bridge deck vibration. The fragility analysis includes uncertainties arising due to the variation in ground motion, material property, modeling, method of analysis, ductility factor and damage concentration effect. Probability of failure of the bridge deck is determined by the First Order Second Moment (FOSM) method of reliability. A three span double plane symmetrical fan type cable stayed bridge of total span 689 m, is used as an illustrative example. The fragility curves for the bridge deck failure are obtained under a number of parametric variations. Some of the important conclusions of the study indicate that (i) not only vertical component but also the horizontal component of ground motion has considerable effect on the probability of failure; (ii) ground motion with no time lag between support excitations provides a smaller probability of failure as compared to ground motion with very large time lag between support excitation; and (iii) probability of failure may considerably increase for soft soil condition.     

大型渡槽的竖向地震效应分析

基于流体的位移有限元模式,借助于Ansys程序,考虑流体与结构之间的相互作用(作滑动边界处理),对3种型式的渡槽结构竖向地震效应进行了时程与反应谱分析。计算结果具有较好的精度,满足工程要求。本文的方法也可直接用于大型渡槽的水平地震效应分析。对于不同结构型式的渡槽,在七度抗震设防时,建议适当考虑竖向地震效应。     

基于剩余寿命等效的钢筋混凝土构件地震损伤模型

基于剩余寿命等效的概念，提出了钢筋混凝土构件地震损伤改进模型。其基本思想是认为以某损伤参数(如刚度、位移延性、能量等)建构的损伤指数与疲劳损伤指数(如纵筋累积疲劳损伤)，在损伤指数D＝1．0条件下都可以表示构件失效。这样在某时刻以不同损伤指数表达的构件剩余寿命(1．0—Di)与损伤指数增量ΔDi之比，都等于使构件完全失效时对应的继续循环加载周数。利用这种等效关系定义了新的损伤指数，可以在构件的反应参量和破坏机理之间建立起联系。作为实际应用给出了一种基于截面刚度退化的低周反复荷载作用下钢筋混凝土桥墩损伤模型。     

桥梁地震破坏等级划分标准浅析

为了制订一套新的科学、合理、可操作性强的桥梁震害等级划分标准,搜集整理了国内外现有桥梁地震破坏等级划分方面的有关标准、规定,采用归纳总结、对比分析的方法,从分级、破坏宏观描述、震后通行能力分级等3方面总结了不同标准的特点,并对不同标准、规定的实际应用进行了讨论。结果表明:现有桥梁地震破坏等级划分标准需在以下几个方面予以完善:(1)依据不同的桥型分别给出相应的划分标准;(2)尽量采用定性描述,少用具体的量化数据;(3)应先给出承重构件破坏程度等级标准;(4)引入构件破坏数量用语。     

桥梁易损性研究述评

论述了国内外桥梁易损性分析研究的概况,对国内外桥梁易损性分析的主要方法进行了较为全面的论述,包括经验统计法,规范校核法,Pushover分析方法,基于神经网络的方法和基于模糊数学和灰色系统理论的方法等,同时提出了存在的问题和今后尚需开展的研究工作。     

城市桥梁震害预测方法的探讨

简要介绍了城市桥梁的六种震害预测方法。在确定采用哪种方法时,要根据桥梁的结构型式、桥墩材料、墩台高度、基础类型等因素来确定。在详细介绍了回归统计法的基础上,通过实际桥梁的震害与回归统计法的预测进行比较,检验了回归统计法的可靠性。     

汶川8.0级地震绵竹市桥梁震害分析

汶川8.0级地震中桥梁破坏严重,根据现场调查资料对绵竹市公路桥梁的震害进行了分析。首先介绍了绵竹市地质地貌、烈度分布与桥梁的概况,然后对绵竹市桥梁震害进行统计和分析,介绍了几个典型的桥梁震害,最后给出结论和建议。     

高墩梁桥地震响应分析

本文将对两座高墩桥梁的地震响应进行分析,一座是连续-刚构组合梁桥,另一座是刚构桥。这两种是高墩桥梁普遍采用的桥型,对其进行详细的动力分析对此类桥梁的抗震设计具有一定的指导作用。针对这两种桥梁结构,本文首先分析直接影响结构动力响应的自振特性,从中总结高墩桥梁的特点,然后采用反应谱法、时程分析法分析结构地震响应,并对其结果进行比较,同时讨论桩-土相互作用对高墩桥梁地震响应的影响。     

工作状态下梁及桥梁模态与损伤识别的新方法

工作状态下桥梁结构的模态参数识别是桥梁损伤识别的重要环节,考虑桥梁检测的实用性,桥梁检测一般应建立在环境激励的基础上,已有的环境激励下模态参数识别的方法对模态频率的识别的精度较高,而对位移模态的识别则误差较大。提出了一种利用移动质量块在不同位置时对桥梁的模态频率进行多次测量,用各次测得的频率值确定位移模态的新方法,使得位移模态识别的精度接近频率识别的精度,建立了该方法的初步模型,推导了频率与位移模态关系的理论公式,并通过数值模拟对该方法的有效性进行了说明。     

铁路桥梁抗震规范与新版公路桥梁抗震规范的比较

2020年6月交通运输部发布了新版《公路桥梁抗震设计规范》（JTG/T 2231-01-2020）（简称"《公规》"）。本文比较了现行《铁路工程抗震设计规范》（GB 50111-2006）（2009年版）（以下简称"《铁规》"）与《公规》的抗震设计相关内容,并分别采用两本规范对25m墩高（D类）、35m墩高（C类）和40m墩高（B类）简支梁进行抗震设计,比较二者地震力和配筋设计结果差异。结果表明:《公规》和《铁规》的抗震设计框架和内容基本一致,在具体规定上如E2或罕遇地震设计最大加速度响应值以及桥墩强度和延性验算方法等方面不同;D类桥梁《铁规》地震力明显大于《公规》,C类和B类桥梁《铁规》和《公规》地震力相当;地震力相同时,《铁规》配筋率计算值大于《公规》,因《铁规》配筋设计基于容许应力法,而《公规》基于极限状态法。