【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國建成了為數(shù)眾多的橋梁,作為控制橋梁使用壽命的重要因素之一,現(xiàn)如今疲勞問題越來越多地被人們所關(guān)注。對橋梁進(jìn)行疲勞壽命研究不僅有助于延長橋梁使用年限,而且能為定期進(jìn)行維護(hù)提供理論支撐。 采用傳統(tǒng)方法研究橋梁構(gòu)件的疲勞問題時,需要采集大量的應(yīng)力歷程數(shù)據(jù),這使得研究工作效率低下,而應(yīng)力譜數(shù)據(jù)不足又會造成評估結(jié)果出現(xiàn)很大的偏差。與此同時,灰色理論在預(yù)測方面的成效愈發(fā)顯著,它能在少數(shù)據(jù)、貧樣本的基礎(chǔ)上對機(jī)械結(jié)構(gòu)和部件的疲勞壽命進(jìn)行有效預(yù)測。從這一角度出發(fā),將灰色理論引入到鋼橋的疲勞壽命研究中,對不同構(gòu)件進(jìn)行預(yù)測。 本文借助于Matlab和Midas Civil軟件,在現(xiàn)有鋼橋疲勞分析手段以及預(yù)測評估方法的基礎(chǔ)上,對新菜市橋關(guān)心構(gòu)件的疲勞損傷度和剩余疲勞壽命進(jìn)行了一系列估算。引入灰色理論,以損傷度為基礎(chǔ)建立灰色預(yù)測模型,采用4種不同的方法進(jìn)行相關(guān)預(yù)測,主要內(nèi)容如下： (1)簡要介紹了傳統(tǒng)線性累積損傷理論評估鋼橋剩余疲勞壽命的具體步驟,并依此為基礎(chǔ)確定了新菜市橋疲勞損傷分析的基本思路。 (2)通過Midas軟件建立該橋的分析模型,對不同桿件進(jìn)行應(yīng)力影響線求解,分析并選取橋梁的關(guān)心桿件；加載虛擬車輛荷載,統(tǒng)計(jì)4種桿件在不同加載時間后的應(yīng)力歷程；編譜并計(jì)算不同桿件不同加載時間下的疲勞損傷度和剩余壽命。結(jié)果顯示,相同的加載時間下,4種桿件的累積損傷度基本處于同一個數(shù)量級,但4號斜桿的損傷度更大,因而疲勞壽命更短。 (3)基于傳統(tǒng)方法計(jì)算得到的損傷度建立標(biāo)準(zhǔn)GM(1,1)模型進(jìn)行損傷度評估,結(jié)果顯示：擬合精度在90%以上,但進(jìn)行預(yù)測時誤差偏大。改進(jìn)模型,嘗試降低誤差值,通過計(jì)算分析可以發(fā)現(xiàn)：基于arccot(.)變換的GM(1,1)改進(jìn)模型,不僅擬合精度有所提高,而且預(yù)測值偏差也較小,因而該模型更加有效；而其余兩種模型在提高擬合精度和降低預(yù)測值誤差方面均未得到明顯改善。 綜上所述,在鋼橋剩余疲勞壽命和損傷度的評估中,灰色理論能夠取得一定的效果,并且模型的改進(jìn)有助于提高預(yù)測的精度。
[Abstract]:With the development of economy, a large number of bridges have been built in China. As one of the important factors to control the service life of bridges, the fatigue problem has been paid more and more attention. The study of fatigue life of bridges can not only prolong the service life of bridges, but also provide theoretical support for periodic maintenance. When the traditional method is used to study the fatigue problem of bridge members, it is necessary to collect a large amount of stress history data, which makes the research work inefficient, and the lack of stress spectrum data will lead to great deviation of the evaluation results. At the same time, the grey theory is more and more effective in predicting the fatigue life of mechanical structures and components on the basis of a small number of poor samples. From this point of view, the grey theory is introduced into the fatigue life of steel bridge, and the different components are predicted. With the aid of Matlab and Midas Civil software, based on the existing fatigue analysis methods and prediction and evaluation methods of steel bridges, a series of estimation of fatigue damage degree and residual fatigue life of concerned members of Xincaishi Bridge are carried out. The grey theory is introduced, and the grey prediction model is established on the basis of damage degree. Four different methods are used to predict the damage degree. The main contents are as follows: (1) the concrete steps of traditional linear cumulative damage theory for evaluating residual fatigue life of steel bridges are briefly introduced. Based on this, the basic idea of fatigue damage analysis of Xincai Bridge is determined. (2) the analysis model of the bridge is established by Midas software, the stress influence line of different members is solved, and the concerned members of the bridge are analyzed and selected. After loading the virtual vehicle load, the stress history of four kinds of bars under different loading time is calculated, and the fatigue damage degree and residual life of the four kinds of bars under different loading time are calculated. The results show that the cumulative damage degree of the four kinds of bars is basically in the same order of magnitude under the same loading time, but the damage degree of the No. 4 inclined bar is more serious. So the fatigue life is shorter. (3) based on the damage degree calculated by the traditional method, the damage degree is evaluated by the standard GM (1 / 1) model. The results show that the fitting accuracy is more than 90%, but the error in prediction is too large. Improve the model, try to reduce the error, through the calculation and analysis can be found: based on arccot (.) The transformed GM (1 / 1) improved model not only improves the precision of fitting, but also reduces the deviation of prediction value, so the model is more effective, while the other two models have not been improved obviously in improving the fitting accuracy and reducing the error of prediction value. To sum up, the grey theory can obtain certain results in the evaluation of residual fatigue life and damage degree of steel bridges, and the improvement of the model is helpful to improve the accuracy of prediction.
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U441.4

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本文編號：2239036