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。

杭州湾跨海大桥70m箱梁结构寿命随机分析

基于70 m整孔预制箱梁的结构、材料及海域环境特点,结合现场箱梁结构保护层厚度、氯离子初始浓度以及氯离子扩散系数等的实际检验检测结果,对混凝土保护层厚度、氯离子初始浓度、氯离子扩散系数、氯离子临界浓度以及结构表面氯离子浓度等各类耐久性影响因素的不确定性进行概率统计分析,确定其统计分布特征。通过MonteCarlo随机模拟,得出了70 m箱梁结构使用寿命的近似概率密度分布,通过假设检验,确定其服从对数正态分布,并给出在不同保证率情况下箱梁结构设计使用寿命的取值。

飞机结构腐蚀与使用寿命研究

通过对已在外场使用停放24年的某飞机机翼的有限元分析和全尺寸疲劳试验,得出腐蚀和腐蚀疲劳对该飞机结构使用寿命的影响及该机疲劳承载能力,定量分析了腐蚀环境对飞机结构及使用寿命的影响.

基于可靠性分析的大跨度跨越管桥寿命预测

根据管桥结构自身的受力特点,采用复合蒙特卡罗抽样法,结合有限元及二次开发工具APDL,对跨越管道的灵敏度和可靠性指标参数进行了分析和计算。以腐蚀速率分析模型为基础,分析了随机参数共同作用下结构的年失效概率。以某现役管桥为例,对其可靠性进行了全面分析。计算结果表明,与结构可靠性指标关系较密切的参数是主索截面积、管道外径和介质油密度。采用不同风险地段允许的失效概率对管桥的使用寿命进行了预测,低风险地段管桥的安全寿命可达39年,高风险地段管桥的安全寿命为26年。

基于可靠度随机有限元法的海洋混凝土结构耐久性分析

为了准确分析氯盐侵蚀下海洋混凝土结构的耐久性,根据可靠度随机有限元法分析了材料参数、结构几何参数和环境作用参数的随机性对混凝土结构服役寿命的影响。首先基于氯盐侵蚀下混凝土结构的正常使用极限状态方程,利用摄动随机有限元法(PSFEM)建立了混凝土结构可靠度分析的梯度优化迭代分析方法,根据预设可靠度水平确定混凝土结构的服役寿命。进而利用灵敏系数分析了氯盐腐蚀下混凝土结构服役寿命对不同随机变量的敏感性。算例分析验证了本文方法具有较高的计算精度和效率。研究表明,混凝土保护层厚度对混凝土结构耐久性影响最大,需要在设计中予以特别注意,而且参数随机性对混凝土结构服役寿命具有显著影响,一旦忽略将导致设计结果偏于不安全。

一般大气环境下既有预应力混凝土结构的耐久性研究

在一般大气环境中,混凝土的碳化是造成既有预应力混凝土结构耐久性降低的主要成因。基于既有预应力混凝土结构的腐蚀损伤特点,结合工程实例,考虑了一般大气环境下各耐久性影响因素如混凝土保护层厚度、混凝土碳化系数以及局部环境影响等的不确定性,通过MonteCarlo随机模拟,提出了基于初锈准则的耐久性概率评估方法,为一般大气环境下既有预应力混凝土结构的耐久性评估、再设计及维修加固提供了参考和量化依据。

轨道工程精细-均衡分析理论初探

铁路高安全、高平顺、高稳定的发展趋势对轨道工程提出了新的需求,仅靠单一强度变形指标控制已无法满足其全寿命周期稳定服役的需要,亟需更具系统性、适应性及协调性的理论对其设计、施工及运营进行指导.归纳总结了轨道工程在建设及服役过程中的共性问题,初步提出轨道工程在精细化设计的基础上应遵循均衡设计的理念,并系统梳理了轨道工程中符合该理念的工程实例.在剖析精细化和均衡性内涵的基础上,综合了全寿命周期服役参数分析、结构精细化建模、参数影响规律分析等内容,并引入了广义系统能构造均衡性评估方法,建立了一套适用于轨道工程的精细-均衡分析理论.综合来看,目前轨道工程在设计、服役时较少考虑全寿命周期下的结构整体均衡,所提出的精细-均衡分析理论将具有广阔的研究前景.

低周疲劳/蠕变交互作用下构件的寿命预测

通过寿命预测与试验研究 ,对材料性能到构件的特异性、循环蠕变的分析和平均应力的影响 ,提出了处理的办法。对交互作用规律进行了深入的分析 ,提出了预测寿命的途径。

兰州地铁控制中心框架-双核心筒结构设计与分析

兰州地铁1～5号线控制中心主体结构为设计使用年限100年建筑，采用钢筋混凝土框架-双核心筒结构体系。介绍荷载取值、地震动参数、耐久性等参数的选取，阐明结构布置的整体构思，并采用STAWE、PMSAP、ETABS软件对主体结构进行整体计算对比分析，同时采用弹性时程分析法进行补充计算分析。通过计算分析，找出结构的关键部位，并采取针对性的抗震加强措施。分析结果表明：在地震作用下，主体结构具有很好的抗侧刚度、较好的抗震性能，是高层建筑结构中较为经济、合理的一种结构体系。

在用井架的寿命估计

用应力—强度干涉理论对井架结构进行可靠性分析，分析中的诸变量作为随机变量来考虑。在上述基础上，将随机变量更逼真地描述成随机过程，建立应力—强度—时间模型，与在用井架的寿命估计，即井架能继续工作的时间联系起来。分析影响井架使用寿命的基本随机变量和随机过程，由负载时间和承载数值的不确定性，导出井架响应的随机过程服从Ｐｏｓｓｉｏｎ分布规律。研究了在随机—无关或随机—确定状态下，符合井架实际工况的随机变量的两种组合，得到可信度较高的在用井架使用寿命估计值。

长寿命沥青路面结构厚度变化时的力学响应分析

长寿命沥青路面是目前国际道路工程界提出的新技术,是沥青路面界的研究热点。在轮载作用下,路面结构层厚度变化时,其力学响应也有很大不同。为此,该文选取合理路面结构与参数取值范围,采用有针对性的网格划分方法,建立了科学的长寿命沥青路面结构力学响应三维有限元分析模型;并以典型长寿命沥青路面结构为对象,分析总结出路面结构层厚度变化时长寿命沥青路面力学响应的变化趋势,为长寿命沥青路面的实践、设计理论与设计方法的研究提供了理论参考。

古建筑木构件基于累积损伤的剩余寿命评估

基于Gerhards的木材累积损伤模型的理论分析建立了木构件在承受轴力与弯矩恒载下的强度修正模型,并且仿照西安东门城楼尺寸建立一古建筑木结构模型,对此模型进行有限元静力分析,得到结构中每一构件承受的荷载,将其应用于木材的强度修正模型中,通过数值积分计算得到了部分构件的剩余寿命。

焊接结构对某型金属波纹管使用寿命的影响分析

针对某补偿器波纹管出现的疲劳泄漏问题,开展了焊接结构对波纹管使用寿命的影响分析研究。首先,利用微结构分析的方法研究焊接结构形貌特性,并分析裂纹扩展机理,建立焊接结构的有限元模型;然后,利用子模型方法,对不同厚度焊缝的工作应力进行了计算分析,并提出波纹管焊接结构优化方案;最后,基于计算结果和疲劳寿命理论,对原始、改进波纹管焊接结构抗疲劳能力进行了分析。结果表明:1)原始焊接状态下,波纹管上封头连接环处易出现焊接缺陷,厚、薄焊缝处最大应力分别为462.84MPa和816.81MPa,超出了材料的疲劳极限,是波纹管低周疲劳破坏的主要原因;2)理想无焊接缺陷状态下,该型波纹管上封头连接环焊缝区的最大应力大约为260MPa,安全系数约为2;3)改进型波纹管连接环焊缝焊趾区最大应力为113MPa,安全系数约为4。本文的研究可为金属类波纹管的焊接结构优化和耐久性分析提供参考。

基于概率分析的锈蚀钢筋混凝土结构寿命预测

钢筋锈蚀是导致混凝土结构破坏的主要原因,合理预测锈蚀钢筋混凝土结构的使用寿命对减少工程的经济损失、保证结构的安全运行具有重要意义。针对锈蚀钢筋混凝土结构在不同寿命评估准则下的使用寿命预测问题,基于混凝土结构耐久性现状检测结果,采用概率分析可靠度方法,通过抗力和荷载效应的统计特征求得结构的时变可靠指标,从而对结构的裂缝宽度寿命和承载力寿命进行分析预测。以拱坝孔口和水电站厂房吊车梁为例进行计算,研究结果表明:结构的动态可靠指标随着服役时间的增加呈下降趋势,概率分析法的寿命预测结果在合理的预测区间内。研究成果可在实际工程中为钢筋混凝土结构的维修和加固提供决策依据。

油田用钢丝绳结构及其使用寿命对比分析

通过生产统计数据比较点接触同向捻与交互捻、点接触与线接触、面接触与普通圆股、三角股与普通圆股等钢丝绳的使用寿命,分析钢丝绳同向捻比交互捻寿命长、线接触比点接触寿命长、面接触和三角股比普通圆股寿命长的原因,指出油田用钢丝绳选择应注意的情况。

A型飞机机翼主梁结构的使用寿命研究

确定A型飞机机翼主梁结构的使用寿命 ,是保证A型飞机使用安全的关键。通过对全机第一关键危险部位 -机翼主梁下凸缘第 2螺栓孔部位的寿命估算、模拟件疲劳对比试验、模拟件耐久性试验 ,全机疲劳试验 ,经过综合分析研究 ,得到A型飞机机翼主梁结构的使用寿命满足 30 0 0飞行小时的结论。这一结论为全机使用寿命的确定奠定了基础。而全机使用寿命的确定是A型飞机生产定型的重要依据 ,也是对现役A型飞机进行维护及大修的重要依据。

土压平衡盾构刀盘的力学分析及优化设计

为了提高南京地铁某型土压平衡盾构刀盘的刚度、强度,使用有限元分析软件对其进行静力学分析和疲劳使用寿命分析,得到了刀盘结构的等效应力、位移量和使用寿命云图,确定该型刀盘强度最薄弱的部位在牛腿和法兰盘连接处牛腿边缘。基于模糊逻辑的多目标遗传算法,对刀盘的面板结构尺寸参数进行优化,增加了刀盘面板的开口面积,优化后刀盘的整体力学性能有明显的提升,实现盾构刀盘的优化目标,为盾构刀盘结构优化设计提供方法。

伸缩缝病害与桥梁结构的相关性分析

伸缩缝是保证桥梁结构安全的重要组成部分,其健康状态不仅影响行车安全,而且直接关系到桥梁本身的结构安全和使用寿命。通过调研某省高速公路全线桥梁伸缩装置的结构类型及其典型病害的分部情况,系统分析了伸缩缝病害与桥梁结构形式、跨径、纵坡、受力形式及线性等主要参数的相关性,并随机抽取了某省800条伸缩缝,统计分析其病害出现的年限,研究其使用寿命规律,从而为伸缩缝的选型、养护及维修提供参考。

钢筋混凝土结构的使用寿命预测

在对某四层钢筋混凝土结构现场检测的基础上,对建筑物使用寿命的理论进行了分析,建立了一系列数学模型,编制了寿命预测计算软件,为混凝土结构的使用寿命预测提供了理论依据。

顺槽转载机凸槽优化设计

凸槽是顺槽转载机运行过程中最易磨损损坏的关键部件,凸槽的使用寿命直接关系到整机的使用效能以及工作面的出煤量。针对影响凸槽使用寿命的结构和材料2个主要因素进行分析,通过对凸槽结构优化设计和有限元分析、中板选用高锰钢耐磨材料来提高凸槽的使用寿命和转载机的使用效能。