[發(fā)明專利]一種裝配式鋼結(jié)構(gòu)橋梁壽命的斷裂力學(xué)測(cè)量方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011333642.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN112557504A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾平;江強(qiáng)明;邱銳敏;鄭小坤;李進(jìn)輝;陳明玉;郭海;賴煜揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建省長(zhǎng)汀瑞祥裝配式建筑有限公司
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04;G01B7/16;G06F30/23;G06F30/13;G06F119/14;G06F119/04
• 代理公司: 南京鼎傲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32327
• 代理人: 張曉龍

一種裝配式鋼結(jié)構(gòu)橋梁壽命的斷裂力學(xué)測(cè)量方法，它涉及一種測(cè)量方法，具體涉及一種橋梁的測(cè)量方法，它包括構(gòu)建力學(xué)分析模型、測(cè)量主要構(gòu)件上的初始裂紋、在主要構(gòu)件上設(shè)置應(yīng)變電阻片、交通荷載統(tǒng)計(jì)、建立裂紋應(yīng)力歷程、建立裂紋應(yīng)力歷程修正、計(jì)算裂紋的日等效應(yīng)力幅和裂紋的日等效應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、確定臨界裂紋尺寸、計(jì)算裂紋所在構(gòu)件的使用壽命和計(jì)算鋼橋的剩余使用壽命等步驟，該測(cè)量方法采用斷裂力學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法，具有理論可靠、檢測(cè)方法方便和計(jì)算方法簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及橋梁測(cè)量技術(shù)，具體涉及一種裝配式鋼結(jié)構(gòu)橋梁壽命的斷裂力學(xué)測(cè)量方法。

背景技術(shù)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)橋梁由于結(jié)構(gòu)自重較輕、使用組裝方便、整體使用效率高、跨越能力強(qiáng)、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于中、小跨度的橋梁中，但是，由于其構(gòu)造應(yīng)力復(fù)雜、焊接工藝多，使焊接缺陷難控制，一些隱蔽的裂紋在出廠檢測(cè)時(shí)不容易被發(fā)現(xiàn)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明裝配式鋼結(jié)構(gòu)橋梁的裂紋大部分出現(xiàn)在高強(qiáng)度螺栓連接處、桁架結(jié)構(gòu)連接處，其中鋼橋在桁架結(jié)構(gòu)連接處基本都是采用焊接的方式，而焊接結(jié)構(gòu)的連接往往具有較大的剛性，焊接使桁架結(jié)構(gòu)形成連續(xù)的整體，一旦裂縫發(fā)展，就有可能一斷到底，從而使整個(gè)橋梁遭到破壞，因此對(duì)鋼橋裂縫的測(cè)量和判斷顯得尤其重要。

由于裝配式鋼結(jié)構(gòu)橋梁具有安裝使用方便的特點(diǎn)，在過去的20年里，裝配式鋼結(jié)構(gòu)橋梁得到了廣泛的使用，同時(shí)由于交通量增加，出現(xiàn)了大荷載、大流量的情況，部分鋼橋在當(dāng)時(shí)沒有提出對(duì)疲勞安全度驗(yàn)算的要求，經(jīng)常出現(xiàn)許多疲勞強(qiáng)度低的情況，當(dāng)前部分橋梁以出現(xiàn)疲勞裂紋，導(dǎo)致鋼橋的剩余使用壽命和使用安全性問題的出現(xiàn)，但由于經(jīng)濟(jì)的原因，這些橋梁要盡可能長(zhǎng)地保持運(yùn)用，這就迫切需要對(duì)某些構(gòu)件進(jìn)行加強(qiáng)和修補(bǔ)，對(duì)這些鋼橋進(jìn)行有目的地定期檢測(cè)。

目前計(jì)算鋼橋的剩余使用壽命是依照傳統(tǒng)韋勒曲線的方法計(jì)算，但該方法依賴于大量的鋼橋歷史受載數(shù)據(jù)，由于各種原因當(dāng)前很多裝配式鋼結(jié)構(gòu)橋梁無法提供完整的受載數(shù)據(jù)，這就使得判斷鋼橋的壽命帶來很大的困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種裝配式鋼結(jié)構(gòu)橋梁壽命的斷裂力學(xué)測(cè)量方法，它測(cè)量方法簡(jiǎn)便，測(cè)量結(jié)果可靠，為裝配式鋼結(jié)構(gòu)橋梁的維護(hù)和使用提供了可靠的參考，使鋼橋處于可控、可查的安全運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案是：它包含以下步驟：

(1)構(gòu)建力學(xué)分析模型；

(2)測(cè)量主要構(gòu)件上的初始裂紋；

(3)在主要構(gòu)件上設(shè)置應(yīng)變電阻片；

(4)交通荷載統(tǒng)計(jì)；

(5)建立裂紋應(yīng)力歷程；

(6)建立裂紋應(yīng)力歷程修正；

(7)計(jì)算裂紋的日等效應(yīng)力幅和裂紋的日等效應(yīng)力循環(huán)次數(shù)；

(8)確定臨界裂紋尺寸；

(9)計(jì)算裂紋所在構(gòu)件的使用壽命；

(10)計(jì)算鋼橋的剩余使用壽命；

進(jìn)一步的，所述的步驟(1)中，采用有限元建模的方法，它通過對(duì)鋼橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化處理、分塊構(gòu)建模型、模型組合和荷載計(jì)算等步驟，找出裝配式鋼結(jié)構(gòu)橋梁受力的主要構(gòu)件；

進(jìn)一步的，所述的步驟(2)中，采用超聲波無損檢測(cè)技術(shù)，在主要構(gòu)件上測(cè)得初始裂紋a₀。

進(jìn)一步的，所述的步驟(3)中，將應(yīng)變電阻片設(shè)置在初始裂紋兩側(cè)。

進(jìn)一步的，所述的步驟(4)中，將通過裝配式鋼結(jié)構(gòu)橋梁的交通荷載根據(jù)車輛軸重分為轎車、客車和貨車三類，并以半小時(shí)為單位，對(duì)通過鋼橋的車輛情況進(jìn)行30天的觀測(cè)，觀測(cè)的內(nèi)容包括車輛數(shù)量和車輛類型，根據(jù)觀測(cè)得到車輛數(shù)量和車輛類型統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并根據(jù)車輛軸重計(jì)算出車輛載重。