既有钢桥腐蚀疲劳寿命评估

论文摘要

疲劳与腐蚀是影响钢桥寿命和安全性的两个主要因素。然而在已有的研究中,既有钢桥的剩余寿命和使用安全性研究中更多的是将疲劳与腐蚀分别考虑,对钢桥的腐蚀疲劳研究很少,但是实际工程中钢桥的腐蚀疲劳是一个不容回避的问题,所以开展钢桥的腐蚀疲劳剩余寿命和使用安全性研究是非常必要的。本文在调研结构腐蚀疲劳评估已有文献基础之上,并借鉴疲劳剩余寿命评估的研究成果,对腐蚀环境中的疲劳寿命进行了研究,尝试建立了钢桥腐蚀疲劳评估的确定性方法。本文的研究工作主要有以下几个方面：1.对现有的钢桥腐蚀疲劳寿命和使用安全评估方法进行总结,并与其它领域的研究进展比较,建立钢桥腐蚀疲劳寿命和使用安全评估方法。2.复杂结构中裂纹的应力强度因子计算尚无解析解和经验公式可供参考,因此可采用有限元方法计算结构中裂纹尖端的应力强度因子。本文采用ANSYS计算半椭圆表面裂纹及四分之一椭圆角裂纹的应力强度因子。3.通过既有铆接钢板梁桥腹板的疲劳实验,研究了带腐蚀的铆接疲劳细节的疲劳强度。4.将腐蚀疲劳寿命评估模型应用于实桥,分析腐蚀对该桥疲劳裂纹形成和扩展的影响,并基于断裂力学对该桥进行了腐蚀疲劳寿命评估。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 钢桥的腐蚀疲劳问题
• 1.2 钢桥的疲劳问题研究历史与现状
• 1.3 钢桥的腐蚀与腐蚀疲劳研究现状
• 1.3.1 钢桥的腐蚀形式
• 1.3.1.1 均匀腐蚀
• 1.3.1.2 缝隙腐蚀
• 1.3.1.3 点腐蚀
• 1.3.1.4 电偶腐蚀
• 1.3.1.5 晶间腐蚀
• 1.3.1.6 成分选择腐蚀
• 1.3.1.7 冲刷腐蚀
• 1.3.1.8 应力腐蚀
• 1.3.2 钢桥的腐蚀疲劳
• 1.4 本文研究的目的和内容
• 第二章 既有钢桥腐蚀疲劳寿命评估方法
• 2.1 钢桥疲劳寿命评估方法
• 2.1.1 传统疲劳评估方法
• 2.1.2 断裂力学方法
• 2.2 结构的腐蚀疲劳研究方法概述
• 2.2.1 船舶中的腐蚀疲劳问题研究
• 2.2.2 飞机中的腐蚀疲劳问题研究
• 2.2.2.1 考虑点腐蚀与疲劳裂纹之间的相互竞争
• 2.2.2.2 腐蚀对疲劳寿命的影响
• 2.2.3 钢筋混凝土的腐蚀疲劳研究
• 2.3 钢桥的腐蚀疲劳评估方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 钢桥表面腐蚀疲劳裂纹应力强度因子有限元计算
• 3.1 裂纹的分类
• 3.1.1 按力学特征分类
• 3.1.2 按几何性质分类
• 3.2 应力强度因子（SIF）的计算方法
• 3.3 有限单元法计算SIF
• 3.3.1 四边形奇异等参数单元
• 3.3.2 三角形退化奇异等参数单元
• 3.4 基于ANSYS的裂纹体的建模技术
• 3.5 本文有限元模型精度验证
• 3.6 本章小结
• 第四章 含腐蚀的铆接构件的疲劳实验研究
• 4.1 铆接疲劳细节文献概述
• 4.2 铆接试件疲劳实验
• 4.2.1 试件制作
• 4.2.2 实验设备以及测试仪器
• 4.2.3 实验过程
• 4.2.4 实验现象
• 4.2.5 实验结果分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 既有铆接钢板梁桥腐蚀疲劳评估
• 5.1 陇海铁路上行线桥简介
• 5.2 腐蚀对疲劳裂纹的影响
• 5.3 腐蚀疲劳寿命评估
• 5.3.1 现场应力谱测试
• 5.3.2 基于断裂力学的上行线腐蚀疲劳寿命评估
• 5.4 本章小结
• 结语
• 结论
• 建议
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢