在役桥梁结构疲劳监测与评估

前言

第1章 绪论

第2章 在役桥梁结构疲劳应力场监测

2.1 大跨桥梁结构健康监测系统概述

2.2 动态应变监测方法

2.3 应变传感器优化布置方法

2.3.1 应变传感器优化布置的原则

2.3.2 主梁监测截面的确定

2.3.3 监测截面上的测点选择

2.3.4 局部焊接细节处的热点应力监测

2.4 在役桥梁结构疲劳应力特征

2.4.1 应变响应监测信息的时间多尺度特征及其物理意义

2.4.2 不同类型索桥在相似荷载环境下的响应特征

第3章 基于监测信息的桥梁疲劳状态分析方法和实施步骤

3.1 基于监测信息的桥梁疲劳损伤分析方法

3.2 基于监测信息的桥梁疲劳状态评估实施流程与主要步骤

3.3 分析与评估过程中的关键理论与方法

第4章 在役桥梁高周疲劳损伤力学理论

4.1 损伤力学概述.

4.2 适合于在役桥梁分析的疲劳损伤律

4.3 桥梁疲劳损伤律中参数的确定方法

4.4 桥梁结构疲劳损伤律模型的验证

4.5 过载对疲劳损伤累积的影响

4.5.1 基本方程与研究思路

4.5.2 荷载相互作用的影响引起的疲劳寿命缩减

4.5.3 过载的影响

第5章 基于监测信息的桥梁结构疲劳状态评估方法及其应用

5.1 动态应变监测数据分析方法

5.1.1 统计方法.

5.1.2 多尺度分离和提取的小波方法

5.1.3 简便的分离方法——平均一插值_扣除（AIT）

5.2 雨流计数法与疲劳应力谱

5.2.1 雨流计数法原理概述

5.2.2 疲劳应力（应变）谱

5.2.3 从动态应变监测数据提取疲劳应力谱的实例

5.3 正常运营环境下疲劳累积评估的有效应力幅方法

5.3.1 基于应变能等效获得的有效应力幅

5.3.2 考虑疲劳损伤影响基于应变能的有效应力幅

5.3.3 有效应力幅理论用于在役桥梁疲劳分析

5.4 台风等突发过载下的疲劳损伤累积量评估

5.4.1 台风“约克”及其监测信息.

5.4.2 台风导致的应力谱分析

5.4.3 台风引起的变幅应力循环的有效应力幅

5.4.4 台风引起的疲劳损伤累积增量

第6章 以疲劳状态评估为目标的桥梁结构多尺度有限元模拟及其应用实例

6.1 建模策略与方法

6.1.1 建模需要的策略分析

6.1.2 多尺度建模问题的一般性物理描述和解决思路

6.1.3 多尺度建模方法

6.1.4 多尺度模型的衔接方式和衔接区域的处理

6.2 模型修正和验证方法

6.2.1 模型修正的过程与目标

6.2.2 多重子步模型修正方法

6.2.3 多因素同时优化模型修正技术

6.2.4 模型验证方法

6.3 青马大桥结构多尺度模型的建立、修正和验证

6.4 润扬大桥结构多尺度模型的建立、修正和验证

第7章 桥梁交通荷载的实测与模拟

7.1 桥梁公路活载测量系统

7.2 桥梁公路活载模型的建立和确认

7.2.1 基于WIM数据建立荷载模型的统计方法

7.2.2 基于WIM数据的统计参数

7.2.3 香港桥梁活载标准卡车荷载模型

7.3 桥梁上的铁路荷载模拟

第8章 在役桥梁结构疲劳累积过程数值分析方法及其应用实例

8.1 关键疲劳构件识别

8.2 关键疲劳构件焊接细节处的热点应力分析

8.3 关键疲劳构件焊接细节处的疲劳裂纹扩展过程分析

第9章 在役桥梁结构疲劳寿命可靠性评估方法

9.1 疲劳应力谱的统计分析与概率密度函数

9.1.1 应力幅概率密度函数

9.1.2 疲劳损伤相对增量的统计分析

9.2 用于疲劳可靠性评估的分析模型

9.2.1 疲劳累积损伤模型

9.2.2 剩余强度模型

9.2.3 疲劳寿命模型

9.3 关键构件的疲劳可靠性分析

9.3.1 基于健康监测统计信息求解显式的极限方程的疲劳可靠指标

9.3.2 隐式极限方程的疲劳可靠指标的计算

9.4 钢箱梁系统的体系疲劳可靠性分析

9.4.1 结构系统疲劳可靠性分析模型

9.4.2 失效模式的功能函数

9.4.3 系统综合失效概率计算

9.4.4 大跨桥梁钢箱梁结构体系的失效模式搜寻

第10章 在役桥梁结构疲劳状态综合评估方法及其应用实例

10.1 确定桥梁结构关键疲劳构件的模糊综合评估模型

10.1.1 建立判断矩阵

10.1.2 计算权重向量和判断矩阵的一致性

10.2 综合评估的主要因素及其归一化指标确定方法

10.3 应用实例

10.3.1 确定评估集

10.3.2 确定向量权重

参考文献

附录 疲劳评估软件中的主要程序代码

F.1 应变监测数据预处理程序（PPICK）

F.2 雨流计数程序（RAIN）

F.3 有效应力幅计算程序（EFFECT）

F.4 疲劳损伤评估程序（FATIGUE）

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《在役桥梁结构疲劳监测与评估》介绍了作者十多年来在大型桥梁结构疲劳状态监测与评估方法领域的主要研究成果及其在重要桥梁工程中的应用，包括桥梁结构疲劳应力场的监测与分析方法，基于监测信息的桥梁结构疲劳状态分析理论及其实施方法。重点介绍了在桥梁结构疲劳分析与评估过程中的关键理论与方法，包括钢桥梁在服役荷载下的高周疲劳损伤力学理论、基于监测信息的桥梁疲劳状态评估的确定性方法、以疲劳状态评估为目标的大型桥梁结构多尺度有限元模拟、基于桥梁交通荷载测量系统的活载模型的建立、在役桥梁结构的关键疲劳构件识别与疲劳累积过程仿真分析方法、在役桥梁结构疲劳寿命可靠性评估方法，以及在役桥梁结构基于监测、数值分析、人工检测等多方面信息进行疲劳状态综合评估的方法。同时介绍了上述理论和方法在青马大桥、润扬大桥、苏通大桥等重大桥梁工程中的应用，包括监测与评估方法实施过程中所需的相关软件。

《在役桥梁结构疲劳监测与评估》可以作为力学，土木，交通相关专业研究的参考读物，也可供相关领域科研人员。桥梁运营管理和设计的技术人员在其研究和工作中参考。

《桥梁结构监测与状态评估》较全面、深入地介绍了桥梁结构健康监测与状态评估领域的理论、方法与应用。本书主要从：概论、结构健康监测中的传感技术、数据采集与传输技术、数据处理与控制技术、安全预警与状态评估技术等方面对健康监测在桥梁领域的研究与应用做系统阐述，其特点为大量的工程应用（系统的设计、实施、维护、损伤分析等）案例分析。

张宇峰，博士，研究员级高工，现任在役长大桥梁安全与健康国家重点实验室主任，苏交科集团股份有限公司检测研究院结构监测中心主任兼副总工程师，主要研究领域为桥梁结构检测与监测技术、状态评定。 先后技术主持了30余项重大科研项目，曾获国家科技进步二等奖1项、江苏省科技进步一等奖2项、中国公路学会科学技术特等奖1项等十余项省部级奖项，发表论文40余篇；主编著作一部，参编著作两部，主编参编地方标准8本；获授权专利11项，研究成果直接应用于苏通长江公路大桥等40余座大桥健康监测，50余座大桥的施工监控，数百座桥梁的检测、评价与维修工作。2100433B

《在役桥梁结构检测鉴定与加固技术》可供桥梁工程及相关专业的科研人员、工程技术人员、高等院校的教师及研究生、本科生参考使用。