基于nCode design-life的某钢结构吊车梁疲劳可靠性

近年来对吊车梁的调查显示,由于吊车梁的受力复杂,钢吊车梁在往复载荷作用下会提前出现不同程度的疲劳裂缝,危害生产安全与降低经济效益,疲劳寿命的研究可以有效的预防和减小破坏等问题的概率并可对于寿命进行延长.本文采用S-N方法,运用ANSYS有限元软件与nCode Design-life疲劳软件相结合的方式,通过对目标吊车梁的实际受力状态进行模拟并对其进行疲劳可靠性分析,找出最易破坏的节点及最不利位置.取吊车梁一端为基准,设置电葫芦在吊车三个不同位置的工况进行分析,得出三组此破坏点的循环数据,其最小循环值则为吊车梁往复载荷后的最易损坏处.

斜拉桥全寿命周期碳排放计算模型

为助力建筑业实现“双碳”目标,对斜拉桥的碳排放量化模型展开研究.将斜拉桥的全寿命周期划分为设计规划、建材准备、施工、运营维护以及拆除报废5个阶段,界定其碳排放边界,梳理碳排放源.采用碳排放因子法逐一建立各个阶段的碳排放计算模型,并对宁波杭州湾新区杭州湾大道跨十一塘江斜拉桥进行定量分析.计算结果表明,案例斜拉桥全寿命周期碳排放量为185900.41 t,主要在运营维护阶段和建材准备阶段产生.各阶段碳排放占比分别为0.04%、45.34%、0.58%、50.75%和3.29%.就综合质量碳排放量而言,案例斜拉桥建设期上部结构最大,为0.78 t(CO_(2)e)/t;附属设施次之,为0.34 t(CO_(2)e)/t;下部结构最小,为0.23 t(CO_(2)e)/t.通过不同桥型间的碳排放对比(设计规划阶段除外)可知,案例斜拉桥与其他3种桥型的全寿命周期碳排放规律略有不同,占比最大的是运营维护阶段,占比最小的是施工阶段.就桥面单位面积碳排放而言,悬索桥最大,为11.22 t(CO_(2)e)/m^(2);混凝土梁桥为6.48 t(CO_(2)e)/m^(2);斜拉桥为4.96 t(CO_(2)e)/m^(2);钢混组合梁桥最小,为4.45 t(CO_(2)e)/m^(2).本文建立的碳排放计算模型可用于指导桥梁选型、运维策略,同时为后续相关标准的出台提供了科学依据.

基于路径概率的桥梁全寿命成本计算方法及例证

为解决传统桥梁全寿命设计方法在工程实践中遇到的设计概念模糊、计算方法不明确及与相关规范脱节的不足,以提高公共安全与交通舒适度,降低建造和运营综合成本,提出了基于路径概率并与可靠度结合的混凝土桥梁全寿命成本计算方法。首先,在深入研究桥梁全寿命设计的基础上,依据调研所得桥梁管养投入实际数据,拟合了不同服役地区不同桥梁等级的检测成本计算公式,以及不同公路等级不同养修成本的养修成本取值区间,以此构建了桥梁全寿命成本计算基准。其次,以钢筋在氯离子侵蚀和碳化耦合作用下的锈胀开裂模型为基础,采用路径概率方法构建了桥梁全寿命养修概率模型。然后,通过蒙特卡洛法进行求解,并将养修方案、养修成本通过可靠度指标联系起来,结合规范中关于正常使用极限状态指标的相关规定,提出基于可靠度的全寿命成本计算方法。最后,采用所提方法计算了不同桥梁设计方案在设计使用寿命期内的养修概率,综合建造成本、检测成本和养修成本估算全寿命成本及其对应的可靠度。结果表明:不同可靠度指标的取值对设计方案的全寿命成本有显著影响,随着可靠度指标的提高不同设计方案的经济性均出现先上升后下降的趋势。因此,设计过程目标可靠度的取值不宜过大,可通过一个较低的可靠度指标,适当放宽耐久性设计准入,以允许桥梁在使用过程出现一定的耐久性问题,并通过后续养修进行矫正,这样对于全寿命成本而言,更具有经济性。

高性能材料和耐久性设计在大跨度斜拉桥中的应用与实践

高性能材料和工艺的应用,是一种理念创新,也是一种技术创新。本文采用实证分析法,论述了高性能耐久材料在大跨度斜拉桥中的应用细节与实施效果,得到如下结论:高性能混凝土的应用可以极大地提高材料使用效率,减小断面尺寸和结构自重,简化结构配筋,简化施工流程,适合各类结构形式与安装方法,特别是在钢-混组合结构中,其优点更加突出;采用高强度钢结构可以有效降低构件的自身重量,降低施工难度;综合长效防腐体系的斜拉索有效满足了桥梁的耐久性和抗风动力性能需求,有效兼顾了运营期构件更换的便利性,对交通限制时间更短、影响更小;新型高性能桥墩防船撞消能装置的正撞碰撞力消减幅度达38.0%。

桥梁结构构件设计使用寿命的确定

通过定义桥梁及桥梁构件的设计使用寿命,对桥梁构件进行按结构体系划分和耐久性设置研究.调查了国内外桥梁结构及构件的实际工作寿命和规范指南中的设计使用寿命建议值,提出了基于寿命周期成本分析法的确定桥梁结构构件设计使用寿命的直接方法和简化方法.直接法首先为构件制定寿命方案,通过计算各寿命方案的寿命周期成本,选择经济性最优的方案;在简化法中给出了设计使用寿命简化计算公式,对影响系数进行了划分及取值讨论,并给出了基于专家调查的构件基础设计使用寿命建议值.最后,以某跨海工程为例,系统地演示了桥梁结构构件设计使用寿命的确定流程.

桥梁结构耐久性设计方法研究

分析了目前桥梁结构耐久性研究中存在的问题。在比较了各国几种主要耐久性设计理论和方法的基础上,提出了一种新的耐久性设计思路和方法,即利用耐久度来衡量结构保持耐久性的能力,通过计算耐久性指标来评判某一时刻结构耐久性能否满足设计要求。该方法强调了多种因素共同作用、结构体系和构件荷载类别以及桥梁寿命周期经济性对耐久性设计的影响,具有概念明确、形式简单、便于应用等特点。

基于全寿命周期成本分析的桥梁设计研究综述

为系统阐述全寿命周期成本分析的桥梁设计的研究现状,介绍了全寿命周期成本分析的研究背景、基本概念和原理,综述了寿命周期成本分析方法在桥梁结构全寿命设计方案决策的研究现状、关键技术和使用前景。总结国外全寿命周期成本基本理论体系,对全寿命周期成本模型和框架的研究进行了介绍,将两种最具代表性的模型进行了对比。归纳了近年国内桥梁全寿命周期成本的构成以及计算方法的研究概况,指出寿命周期成本主要由管理单位成本、用户成本和社会成本组成,分析了计算成本各组成部分中的困难,总结目前基于全寿命周期成本的桥梁设计中存在的问题。为基于全寿命周期成本的桥梁全寿命设计、维护、投资方案决策以及桥梁管理系统开发提供必要的研究背景。

港珠澳大桥混凝土结构耐久性设计原则与方法

系统阐述港珠澳大桥跨海工程混凝土结构耐久性设计的原则与方法,首先介绍港珠澳大桥工程概况及120年使用年限的总体要求;根据工程的环境、水文地质数据分析工程场址条件下混凝土结构劣化的主要过程和因素;确定耐久性设计的控制过程为海洋氯离子侵入和表层混凝土碳化引起的钢筋锈蚀。针对耐久性控制过程,分析耐久性极限状态、构件使用年限、环境作用类别和程度以及裂缝控制宽度;然后建立针对港珠澳大桥工程场址条件的氯离子侵入过程设计模型,使用全概率方法校准的分项系数法完成针对不同时用年限、不同暴露条件下的结构耐久性参数和混凝土保护层厚度设计;最终确定用于港珠澳大桥混凝土结构120年使用年限的耐久性设计与质量参数。

基于全寿命成本的桥梁车道数决策研究

提出桥梁由于维护导致的维护间接成本改进模型,建立优化目标函数。在现有劣化模型基础上,研究桥梁结构在最优维护策略下寿命周期内的状态变化规律,以此为约束条件,提出全寿命优化设计方法的关键技术和设计框架,并编制相应的决策支持系统。桥面铺装属易损结构,其维护对交通将产生很大的干扰。以一座桥梁车道数(宽度)的决策为研究对象,根据桥梁全寿命设计理念,由桥面铺装的劣化-维护规律,对桥梁设计方案的决策进行新的尝试,证明了该方法的有效性和可行性。桥梁全寿命优化设计方法不但能考虑桥梁劣化和维护过程中的不确定性,而且能够合理规划桥梁服役期内的维护方案,平衡建造成本和维护成本,起到优化资源、保护环境的作用。

某压气机轮盘榫槽低循环疲劳模拟件设计与试验

提出了一种模拟件技术并结合少数构件试验评价构件寿命可靠性的方法.以某型发动机一级压气机轮盘为对象,应用该方法进行了关键部位榫槽的模拟件设计和低循环疲劳寿命考核试验.模拟件低循环疲劳寿命可靠性试验技术的结果表明,该方法为航空发动机真实构件寿命可靠性评价提供了一种新的途径.

基于绿色特征的方案设计快速生命周期评价方法

为解决常规生命周期评价方法由于固有的周期长、数据需求量大等缺点而难以适用于产品的方案设计阶段问题,提出一种基于绿色特征的快速生命周期评价方法;建立了绿色特征模型筛选设计方案中的绿色信息。采用模糊集合理论中的直觉模糊数对定性特征值进行了研究;采用Monte Carlo法处理定量特征,并将其标准差作为不确定性因子进行不确定性分析。选择合适的生命周期影响评价方法进行生命周期影响评价,得到生命周期评价结果,以完成产品设计方案的环境影响评价,从而支持产品的绿色设计。通过某公司变速箱前箱体实例对所提快速生命周期评价理论进行了验证。

考虑全寿命性能和成本的碳化腐蚀下RC梁桥耐久性参数确定方法

发展了考虑时变温度效应的腐蚀开始时间模型和碳化腐蚀率模型,以混凝土保护层厚度、水灰比以及钢筋直径等参数为设计变量,建立钢筋混凝土(RC)梁桥耐久性设计全寿命概率成本模型。以寿命期内全寿命成本现值最小为优化目标、寿命期基于锈胀开裂的正常使用性能为约束条件,提出大气环境下RC梁桥全寿命耐久性优化设计模型,构建大气环境下RC梁桥基于成本-效益的耐久性参数确定新方法,为大气环境下RC梁桥全寿命过程耐久性设计参数确定提供了新的思路。计算发现RC梁桥的全寿命性能与钢筋的位置和直径有关。对于大气环境条件下受碳化腐蚀的RC梁桥,采用初始成本最优得到的耐久性设计参数不满足全寿命耐久性能要求。综合考虑全寿命成本和性能时,当保护层厚度为30mm和水灰比为0.45时,尽管考虑将来累积碳化腐蚀损伤效应,提高混凝土保护层厚度和混凝土强度不能降低全寿命成本,反而增加初始造价,不是成本效益比最优的耐久性设计对策。

植保机械全寿命生态设计方法研究进展

通过对植保机械设计使用现状的分析,引入全寿命生态设计方法新理念,综述全寿命生态设计原则,分析了植保机械全寿命生态设计内容和面向全寿命设计的植保机械新技术。

混凝土桥梁全寿命的设计方法

以混凝土桥梁为研究对象,比较了当前具有代表性的两种桥梁全寿命设计方法的基本框架,以建立的桥梁全寿命设计基本分析流程为主线,归纳了各个主要环节的研究进展,指出各环节当前应用中存在的困难,并总结了目前桥梁全寿命设计中存在的问题.

基于全寿命设计理念的某长江通道桥概念设计

基于全寿命设计理念,对某长江通道桥进行概念设计。在桥型方案比选的基础上,提出钢管混凝土主梁斜拉桥(主桥)和大跨度波折钢腹板组合箱梁连续刚构体系(辅桥)的组合结构桥梁的方案构思,以期使该桥具有较好的全寿命周期性能。

公路钢桥精细化抗疲劳设计方法及其应用

提出公路钢桥细节精细化抗疲劳设计方法,通过整体结构活载分析确定全桥疲劳关键部位,综合交通量调查及国外相关规范选取等效疲劳车进行移动荷载时程分析,确定关键部位构件的内力幅,建立关键部位局部分析模型进行热点应力幅分析,然后根据特定类型细节构造的S^N曲线计算其疲劳寿命,最后结合设计年限内交通量状况对结构抗疲劳能力进行评估。天津海河国泰桥抗疲劳设计评定的算例分析表明,本方法思路清晰,计算简单,便于工程设计人员掌握;参考不同的国外规范进行设计,其疲劳安全性相差不大,AASHTO标准略为保守。

基于全寿命成本的桥梁结构材料选择决策

根据历史维护数据确定桥梁维护时间和维护成本,在全寿命成本分析方法(LCCA)的基础上,发展了一种基于全寿命成本的桥梁材料决策的新思路.在满足桥梁结构服役期内性能要求下,考虑桥梁服役期的维护策略和维护成本,以桥梁寿命期内全寿命总成本现值最小为目标对设计方案进行决策.桥梁全寿命优化设计方法强调桥梁结构状态性能预测、全寿命成本以及维护方案的共同参与,具有概念明确,易于操作等特点.通过对桥梁材料的决策研究,验证了全寿命设计方法的合理性.

考虑环境影响的桥梁寿命周期成本分析方法

针对当前桥梁寿命周期成本理论中缺乏环境影响成本计算方法的问题,引入主要用于环境评估的生命周期评价理论,通过两种理论的详细比较,确定出桥梁寿命周期成本理论中关于环境成本的考量方式和各阶段应考虑的成本类型,并指明其对应的的计算方式。以某公路桥梁为例,详细说明了各阶段成本的计算过程。研究成果进一步完善了桥梁寿命周期成本理论的分析模型,拓展了其应用范围,为桥梁全寿命设计方法的实施和推广提供了分析基础。

计算机辅助创新设计系统-InventionTool2.0开发

介绍了发明问题解决理论(TRIZ),应用第二代面向对象方法——Fusion法建立了计算机辅助创新设计系统——InventionTool2.0的对象模型、系统对象模型、操作模型及操作序列模型,完成了系统分析、设计、编码.最后给出了应用该软件进行技术预测的一个实例.

钢筋混凝土桥梁抗震性能目标优化决策

国内外对过去桥梁震害调查表明,桥墩的破坏是桥梁未来的主要震害。以桥墩在地震灾害的破坏程度为依据将桥梁性能水平划分为五级,并选取桥墩的墩顶漂移率为量化指标,建立了"桥墩破坏程度-桥梁性能水平-墩顶漂移率"之间的对应关系。该划分细化和量化了现行桥梁抗震设计规范规定的三级性能水平,为设计人员和业主提供更多选择,使桥梁抗震设计更加灵活。同时根据最优设防烈度原则与地震危险性分析相结合,建立了基于"投资-效益"准则的RC桥梁全寿命总费用模型。该模型将抗震性能目标的确定问题转化为以桥梁全寿命总费用函数为最小的桥梁优化设计问题,为基于性能的桥梁抗震设计提供了简单、有效的计算方法。