钢桥面板疲劳剩余寿命评估方法探讨

基于实测应变的钢桥面板疲劳寿命分析吉伯海;程苗;傅中秋;袁周致远【摘要】In order to evaluate the fatigue life of a steel bridge deck, stress measuring points were set near the weld of the roof connected to the U-rib and the arc-shaped notch of the diaphragm plate across a quarter of a bridge ’ s steel box girder, and the fatigue stress was monitored for 24 hours. According to the measured data, the fatigue stress spectra were calculated with the rain-flow counting method. Based on the BS 5400 specification, the fatigue damage state of the stress measuring points was evaluated. The results show that the stress level of the measuring points near the arc-shaped notch of the diaphragm plate was relatively high. Each stress measuring point was mainly a low-rising stress cycle and the cycles of 2 to 10 Mpa stress amplitude accounted for more than 90%. However, the maximum stress amplitude exceeded the limit of fatigue damage stipulated by the BS 5400 specification. Fatigue life analysis shows that fatigue cracks in the weld of the roof connected to the U-rib easily occurred near the roof area at the welding hole, and the fatigue life of the weld of the diaphragm plate connected to the U-rib’ s web was short.%为评估钢桥面板的疲劳寿命，在某大桥钢箱梁1/4跨截面的顶板与U肋连接焊缝处和横隔板弧形缺口处布置应力测点，进行24 h疲劳应力监测。

钢结构桥梁疲劳寿命评估方法研究引言：钢结构桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，承载着巨大的交通流量和运载荷。

然而，长期受到动态荷载的作用，钢结构桥梁往往容易发生疲劳破坏。

因此，准确评估钢结构桥梁的疲劳寿命成为了维护管理的重要课题。

本文将讨论钢结构桥梁疲劳寿命评估方法的研究进展以及存在的挑战和未来发展方向。

一、背景和意义钢结构桥梁疲劳寿命评估是指通过分析桥梁所受到的动态荷载，预测桥梁在使用寿命内出现疲劳破坏的概率。

疲劳破坏是指桥梁在长期交通荷载下反复受力而导致的损伤积累和裂纹扩展，可能最终导致桥梁失效。

因此，准确评估疲劳寿命对于实施及时的维护和修复措施，保障桥梁的安全运营至关重要。

二、疲劳寿命评估方法研究进展1. 数字化模拟方法数字化模拟方法是目前主要应用于钢结构桥梁疲劳寿命评估的方法之一。

该方法基于桥梁受力和应力分析，通过建立数学模型，模拟荷载作用下的疲劳破坏过程。

然后利用数值计算方法，预测裂纹扩展速率和疲劳寿命。

2. 动态试验方法动态试验方法是通过在实际桥梁上进行长期监测和数据采集，评估桥梁的疲劳寿命。

该方法基于实测数据，分析动态荷载对桥梁的影响，提取桥梁的结构和材料参数，并利用相关的疲劳寿命模型计算桥梁的疲劳寿命。

3. 统计预测方法统计预测方法是通过对大量实验数据的统计分析，建立起桥梁疲劳寿命与设计参数、材料性能、施工和维护质量等之间的关系模型。

利用这些模型，可以根据桥梁的设计参数和实际使用情况，预测桥梁的疲劳寿命。

三、存在的挑战和未来发展方向1. 材料和荷载模型的不确定性钢结构桥梁的材料特性和荷载条件是影响疲劳寿命评估准确性的关键因素。

然而，由于现实中桥梁的使用环境和荷载条件的复杂性，材料和荷载模型的确定性往往存在挑战。

未来的研究应关注材料行为和荷载特性等方面的不确定性，提高评估方法的可靠性和准确性。

2. 动态荷载的实时监测和预测桥梁所受到的动态荷载是影响桥梁疲劳寿命的主要因素之一。

然而，目前对于动态荷载的监测和预测技术还存在一定的限制。

钢筋混凝土桥梁剩余寿命评估方法研究1前言由于不良的环境、日益增长的交通量以及公路运输业经常提倡提高汽车荷载标准的影响，许多既有桥梁不能满足为修建新桥而规定的设计标准；劣化和（或）荷载的增加也导致了桥梁可靠性的降低，甚至可能降低到规范规定的水平之下，近年发生的既有桥梁垮塌事故比比皆是，如图1所示。

因此，需要经常根据桥梁的安全性及耐久性状况，对其剩余使用寿命和经济合理维修时间作出评鉴。

图1典型服役钢筋混凝土桥梁垮塌多年来，国内外专家对桥梁评估检测、使用维护，进行了深入地研究和探索，提出了许多有学术价值和推广使用价值的成果和建议。

随着国家建设的发展，我国的桥梁建设规模越来越大，结构越来越复杂。

传统的分析己不能满足桥梁科学管理的要求，必须要借助现有理论、技术和科研成果，并进一步提升，提高我国桥梁的科学管理，进一步加快桥梁结构安全性和耐久性以及剩余寿命预测技术的研究和应用步伐。

为此，2006年5月，由长沙理工大学与中南大学、浙江大学、广西壮族自治区高速公路管理局、广西壮族自治区交通科学研究所、贵州省交通科学研究所组成投标联合体进行了"钢筋混凝土桥梁剩余寿命评估方法研究”项目的可行性研究。

西部交通建设科技项目管理中心组织专家对项目投标书进行审查。

2006年9月交通部科教司下达交通部科技项目任务书（任务书编号200631800019 ）。

本项目预期目标为：结合快速腐蚀试验、实体工程构件室内试验、以及现场试验开展理论研究，为在用钢筋混凝土和混凝土的梁桥和拱桥的评定、维修加固决策以及剩余寿命的预测提供一套完整实用的技术方法和理论，在中西部省份推广应用，提高各省公路桥梁管理部门对在用钢筋混凝土和混凝土桥梁的管理水平。

项目在实施过程中，各单位团结协作，分工明确，措施得力，严格按合同要求完成了各项研究任务，解决了研究工作大纲提出的关键技术，取得了相应的研究成果，达到了考核指标要求。

整体水平达到国际先进水平。

剩余寿命评估技术对依托工程起到了很好的指导作用。

钢结构桥梁的疲劳与寿命评估钢结构桥梁作为现代城市交通的重要组成部分，承载着大量的车辆和行人通行任务。

然而，长期以来，由于外界环境和车辆荷载的作用，钢结构桥梁容易受到疲劳损伤，严重影响其使用寿命和安全性。

因此，进行钢结构桥梁的疲劳与寿命评估是至关重要的。

一、疲劳损伤机理疲劳是指物体在经历了一定次数的应力循环加载后发生损伤的现象。

钢结构桥梁受到交通荷载作用时，会产生周期性的应力变化，而长期循环加载会导致钢构件内部的裂纹逐渐扩展，最终引发疲劳破坏。

常见的疲劳损伤机理包括低周疲劳、高周疲劳和蠕变疲劳等。

低周疲劳是指加载周期较长，应力变化较大的疲劳损伤，主要发生在大型移动荷载作用下；高周疲劳是指加载周期较短，应力变化较小的疲劳损伤，主要发生在交通荷载作用下；蠕变疲劳则是由于长期受到恶劣环境条件作用下，钢结构桥梁会出现温度变形和应力松弛，从而引发蠕变破坏。

二、疲劳与寿命评估方法为了确保钢结构桥梁的安全使用和延长其寿命，需要进行疲劳与寿命评估。

在评估过程中，可以采用以下方法：1. 材料试验与力学性能研究：通过对钢材料的拉伸试验、冲击试验等试验手段，获取钢材料的力学性能参数，进而分析其疲劳性能。

2. 荷载测量与应力分析：通过悬挂应变片、应变计等装置对桥梁进行实时荷载测量与应力分析，以获取荷载数据与桥梁的应变应力分布情况。

3. 疲劳寿命计算：根据钢材料的疲劳试验数据和荷载数据，采用伤害累积理论来计算钢结构桥梁的疲劳寿命。

4. 结构健康监测：借助现代技术手段，如无损检测、振动测试等，对钢结构桥梁的健康状况进行实时监测，及时发现疲劳裂纹、变形等问题。

5. 寿命预测与可靠性评估：通过建立可靠性模型，综合考虑材料的疲劳特性、载荷环境、结构健康状况等因素，对钢结构桥梁的寿命进行预测与评估。

三、寿命延长与维护策略对于已经投入使用的钢结构桥梁，为了延长其寿命和保障其安全，需要采取适当的维护策略。

具体策略包括：1. 定期巡查与检测：定期对钢结构桥梁进行巡查与检测，发现潜在的裂纹、变形等问题，并采取相应的预防性维修措施。

钢结构的疲劳寿命和评估疲劳是指物体在周期性加载下的循环应力作用下逐渐累积损伤的现象。

钢结构广泛应用于建筑、桥梁、船舶等领域，而对于钢结构的疲劳寿命和评估，对于保障结构的安全性和可靠性具有重要意义。

一、疲劳寿命的含义和评估方法疲劳寿命是指钢结构在不断受到循环应力作用下，能够保持结构完整性和性能的时间。

钢结构的疲劳寿命评估方法目前主要有试验方法和计算方法两种。

试验方法是通过搭建实验模型，给予不同频率和幅值的循环载荷加载，测量应变和应力的变化，然后评估结构的疲劳寿命。

试验方法的优势在于可直接观测和测量结构变形和受力情况，但其劣势是成本高昂且耗时较长。

计算方法是通过使用疲劳寿命的评估公式来预测结构的寿命。

常用的评估公式包括极限应力幅值公式、应力周期计数公式和应变幅值公式。

计算方法的优势在于成本较低且速度较快，但其劣势是需要可靠的材料性能数据和较为精确的工况分析。

二、影响钢结构疲劳寿命的因素1.循环载荷频率和幅值：循环载荷频率和幅值是影响钢结构疲劳寿命的重要因素。

载荷频率越高、幅值越大，结构的疲劳寿命就越短。

2.材料的疲劳性能：不同的钢材具有不同的疲劳寿命。

一般情况下，高强度钢材的疲劳寿命较短，而低强度钢材的疲劳寿命较长。

3.构件的形状和尺寸：构件的形状和尺寸对钢结构的疲劳寿命也有一定影响。

一般情况下，形状复杂的构件疲劳寿命相对较短，而较为简单的构件疲劳寿命相对较长。

三、钢结构疲劳寿命评估的重要性评估钢结构的疲劳寿命对于工程设计、结构检测和维护具有重要意义。

1.工程设计：在钢结构的设计阶段，进行疲劳寿命评估可以帮助工程师合理选择材料，优化结构形式和尺寸，预测结构的疲劳损伤，从而提高工程的安全性和可靠性。

2.结构检测：定期对钢结构进行疲劳寿命评估可以帮助监测结构的健康状况，及时发现潜在的疲劳问题，采取相应的维修和保养措施，延长结构的使用寿命。

3.维护管理：钢结构的疲劳寿命评估结果可以作为维护管理的依据，合理安排维修和保养周期，提高维护管理的效益和准确性。

钢结构桥梁的疲劳寿命评估与监测研究随着城市化的不断推进和人口流动的增加，钢结构桥梁作为城市基础设施的重要组成部分，承担着极其重要的运输功能。

然而，由于长期使用和恶劣的环境条件，钢结构桥梁存在着疲劳问题，摩擦磨损、应力集中、氧化腐蚀等不良因素都可能导致桥梁结构的断裂。

因此，钢结构桥梁的疲劳寿命评估与监测研究至关重要。

首先，钢结构桥梁的疲劳寿命评估是确保桥梁安全使用的重要措施。

疲劳寿命评估主要通过对桥梁结构的疲劳强度、荷载作用和应力水平进行分析，以确定桥梁的疲劳强度和疲劳寿命。

通过基于现场数据和实际负载监测来估计疲劳裂缝扩展速率和寿命预测模型的建立，可以有效预测桥梁结构的疲劳寿命。

此外，结合疲劳寿命评估结果，还可以制定优化的养护和维修计划，提高桥梁结构的使用寿命和整体可靠性。

其次，钢结构桥梁的疲劳监测研究是及时发现和处理桥梁结构疲劳问题的关键。

通过使用现代监测技术和设备，可以实时获取桥梁结构的运行状况和性能参数。

例如，使用应变传感器、加速度传感器等传感器可以监测桥梁结构的变形和振动情况，从而判断桥梁的健康状况和结构可靠性。

此外，结合无损检测技术，如超声波、红外热成像等，可以发现桥梁结构中的隐患和缺陷，进一步评估桥梁的疲劳状况。

这些监测结果有助于及时采取措施，保护桥梁结构免受疲劳破坏。

在钢结构桥梁疲劳寿命评估与监测研究中，科学的方法和技术应用至关重要。

首先，疲劳试验是评估钢结构桥梁疲劳性能的基础和关键。

通过对不同材料和结构的疲劳试验，可以获取疲劳曲线和疲劳参数，并为疲劳寿命评估提供参考。

其次，数值模拟技术在疲劳寿命评估中得到广泛应用。

通过建立三维有限元模型，考虑桥梁结构的材料性能、外部荷载及环境因素，可以模拟桥梁结构在长期使用过程中的疲劳损伤。

此外，人工智能技术的发展为桥梁疲劳寿命评估和监测提供了新思路。

通过大数据分析和机器学习算法，可以实现对桥梁结构运行数据的智能分析和预警，提高桥梁安全性能。

总之，钢结构桥梁的疲劳寿命评估与监测研究是确保桥梁安全使用的重要环节。

钢结构桥梁的疲劳性能与寿命评价一、引言随着交通事业的不断发展，桥梁作为重要的基础设施建设，承担着道路交通的重要任务。

而桥梁的质量和安全性直接关系到交通运输的畅通和人民群众的生命财产安全。

而在钢结构桥梁的使用过程中，疲劳问题是其使用寿命的主要限制因素之一。

因此，研究钢结构桥梁的疲劳性能与寿命评价，对于提高钢结构桥梁的使用寿命和保障交通的安全具有重要意义。

二、疲劳性能的影响因素疲劳问题是桥梁使用过程中的一个重要限制因素，因此了解疲劳破坏的机理和影响因素对于预防和控制疲劳斑纹的出现具有重要意义。

目前，研究表明影响钢结构桥梁疲劳性能的因素较为复杂，主要包括以下几个方面。

1、荷载频率和振幅荷载频率和振幅是导致钢结构桥梁疲劳破坏的主要因素之一。

疲劳裂纹扩展速度随着荷载振幅的增加呈指数增长，荷载频率也会对钢结构桥梁疲劳性能产生一定的影响。

2、环境因素环境因素是疲劳性能的重要影响因素之一。

环境因素主要指外部介质对钢结构桥梁的腐蚀和损伤，如氧化、水汽、钝化膜等，使钢材的强度和韧性下降，加速桥梁的疲劳破坏。

3、结构形式和材料结构形式和使用材料的差异也会直接影响钢结构桥梁的疲劳性能。

结构的变形和应力分布不同，容易引起疲劳问题。

同时，钢材的品质和强度也会直接影响桥梁的使用寿命。

在选择材料和施工方式时需注意材料的质量和结构的合理性。

4、设计标准合理的设计标准也是保障钢结构桥梁疲劳性能的一个重要因素。

正常的设计标准会考虑到荷载频率、材料性能和结构形式等各方面的问题，从而减少钢结构桥梁的疲劳应力。

三、评价方法在疲劳性能的评价中，需要从以下几个方面进行评估：1、疲劳裂纹扩展疲劳裂纹扩展是钢结构桥梁疲劳性能评价的主要内容之一。

可以通过将裂纹扩展速率与材料的韧性和强度相对应来进行评估，以此为依据进行判断。

2、疲劳计算疲劳计算是一种判断疲劳损伤程度及其对结构稳定性的影响的方法。

可以通过疲劳计算来得出结构所承受的疲劳荷载和使用寿命，以便进行提前维护和更换。

钢桥结构关注点疲劳寿命可靠性研究一、绪论钢桥结构作为建筑领域中的一种重要的结构，被广泛应用于各种交通工程中。

在广泛应用的同时，钢桥结构的可靠性和安全性也逐渐成为研究的重点。

其中，疲劳寿命是钢桥结构可靠性研究的重要内容。

本文将从关注点疲劳寿命可靠性角度出发，对钢桥结构的疲劳寿命进行研究。

二、钢桥结构的疲劳寿命疲劳寿命是指在交通运输事故以外的情况下，钢桥结构的使用寿命。

钢桥结构在交通工程运输运行过程中，受到不同的载荷作用，导致其出现了相应的变形和裂纹，因而其疲劳寿命成为了关注的焦点。

疲劳寿命具有如下特点：1. 疲劳寿命与应力集中位置有关。

通常钢桥结构受力最大的地方容易产生应力集中，是疲劳寿命的重要因素。

2. 疲劳寿命与荷载历程有关。

在不同荷载历程下，结构的变形和裂缝产生过程也是不同的，疲劳寿命也会有所变化。

3. 疲劳寿命与结构材料有关。

结构材料的强度、韧性、耐久性等因素对疲劳寿命有着至关重要的影响。

三、疲劳寿命的可靠性疲劳寿命的可靠性是指在一定设计寿命内，钢桥结构能够正常使用的概率。

疲劳寿命可靠性的研究是为了保证钢桥结构在实际使用中能够达到设计要求，具有一定的安全性和可靠性。

其中，疲劳寿命可靠性具有如下特点：1. 疲劳寿命可靠性是一个概率变量，随着使用时间的增加和载荷的变化，其值也会发生变化。

2. 疲劳寿命可靠性取决于结构的设计和材料的属性等因素。

设计和材料的质量对疲劳寿命可靠性有着至关重要的影响。

3. 疲劳寿命可靠性的研究需要进行大量的实验和数值模拟，以确定其参数和分布规律。

四、研究方法和措施1. 山西大学连续梁桥梁塔耐久性研究本研究使用现场观测、有限元计算和数字模拟等方法，对山西大学连续梁桥进行了耐久性研究。

2. 粉末喷射技术本研究基于钢桥结构的应力集中位置，采用粉末喷射技术对其进行强化处理，以提高其疲劳寿命。

3. 数值模拟本研究采用数值模拟方法，对不同荷载历程下的钢桥结构疲劳寿命进行了研究，以验证其可靠性。

桥梁结构疲劳性能评估与寿命桥梁作为重要的交通基础设施，承担着较大的荷载和变形，其结构的疲劳性能评估与寿命预测至关重要。

本文将探讨桥梁结构疲劳性能评估的方法和寿命预测的相关研究。

一、桥梁结构疲劳性能评估方法疲劳性能评估是衡量桥梁结构是否能够抵抗变形和荷载循环载荷的重要指标。

目前，常用的疲劳性能评估方法主要包括实验法和数值模拟法。

实验法通过在实际桥梁上设置应变计或振动传感器，对桥梁在实际荷载下的响应进行监测和记录。

通过实测数据的分析，可以得到桥梁的应力历程、变形情况以及位移等信息，从而评估其疲劳性能。

数值模拟法是通过建立桥梁结构的有限元模型，采用数值分析方法对桥梁进行荷载分析和疲劳评估。

借助于计算机技术的发展，数值模拟法可以更详细地分析桥梁的内部受力情况，优化结构设计，提高疲劳性能。

二、桥梁结构寿命预测方法桥梁寿命预测是对桥梁的使用寿命进行估计和预测，可以帮助决策者及时制定维修和改造计划，保障桥梁的安全运行。

寿命预测主要利用疲劳寿命理论和损伤积累法进行。

疲劳寿命理论是通过对桥梁的应力历程、抗疲劳性能和疲劳裕度等进行综合分析，预测桥梁的使用寿命。

损伤积累法是基于桥梁的损伤累积情况进行寿命预测。

通过测量桥梁疲劳寿命前后的应力水平、裂纹长度和岩石物理性质等参数，并应用相关模型计算桥梁的损伤累积，从而进行寿命预测。

三、桥梁结构疲劳性能评估与寿命预测的影响因素桥梁结构疲劳性能与寿命受到多种因素的影响，包括材料性能、荷载情况、温度变化等。

材料的强度和耐久性是影响桥梁疲劳性能的重要因素。

合理选择材料，进行必要的质量控制和工艺检验，可以提高桥梁的耐久性和使用寿命。

桥梁的荷载情况也是影响疲劳性能的重要因素。

合理确定桥梁的设计荷载，合理考虑不同荷载组合对桥梁结构的影响，可以减小桥梁的疲劳损伤。

此外，温度变化也是引起桥梁结构疲劳损伤的原因之一。

特别是在寒冷地区，桥梁结构会受到冻融循环的严重影响，因此应该采取相应的措施预防和修复冻融损伤。

基于断裂力学的钢桥疲劳裂纹扩展与寿命评估方法研究共3篇基于断裂力学的钢桥疲劳裂纹扩展与寿命评估方法研究1基于断裂力学的钢桥疲劳裂纹扩展与寿命评估方法研究随着现代城市化建设的发展，桥梁成为城市交通建设的重要组成部分，同时也是城市重要设施的代表。

其中，钢桥因其良好的经济性、可靠性和耐久性等优点而受到广泛应用。

但是，由于长期使用中的疲劳和氧化会导致钢桥出现裂纹和损伤，这会影响其结构安全性和服务寿命，严重时甚至会导致桥梁崩塌，给城市交通建设带来严重影响。

因此，如何确定钢桥的寿命，预测桥梁损伤发生的时间和位置是工程施工和维护过程中需要重点关注的问题。

近年来，研究人员通过应用断裂力学原理，结合数值模拟和实验检测等手段，开展了一系列钢桥疲劳裂纹扩展与寿命评估方法的研究工作，取得了一定的成果。

首先，基于断裂力学原理，可以通过评估材料的裂纹扩展生命和掌握裂纹扩展的特征和机制，为设计和维护工程提供基础数据。

在研究过程中，研究人员通过实验检测获得了钢材疲劳裂纹扩展数据，利用统计技术对数据进行分析，得出了裂纹扩展生命的概率分布函数。

同时，基于复合材料的强度设计原理，开发了基于扭曲裂纹能量的疲劳损伤模型，定量评估了钢材材料的疲劳寿命。

其次，钢桥疲劳裂纹扩展的特征和机制对寿命评估具有重要影响。

研究人员通过数值模拟分析了钢桥疲劳裂纹的扩展特征和可重复性，并建立了疲劳损伤演化方程。

通过分析裂纹扩展的机制和特征，提出了基于断裂力学的疲劳寿命评估方法，对减少钢桥疲劳裂纹扩展造成的损伤具有重要意义。

最后，针对钢桥疲劳裂纹的修补和维护，增强桥梁的结构安全性，需要研究大型工程的破坏性能。

研究人员通过应用断裂力学的基本理论研究了钢桥疲劳裂纹的扩展特征和破坏形态，并建立了疲劳裂纹路径分析和材料参数界面理论。

研究结果可以为工程师提供更有效的修复和维护策略，确保桥梁的安全性和长期使用寿命。

总之，基于断裂力学的钢桥疲劳裂纹扩展与寿命评估方法的研究对于确保钢桥的安全性和寿命评估具有重要意义。

老钢桥疲劳剩余寿命的计算方法陈惟珍（同济大学桥梁工程系）[摘要]许多铆接和焊接老钢桥经过长时间的运营后，安全度已逐步耗散，它们的剩余寿命以及使用安全性已引起桥梁工程界的重视。

本文就疲劳损伤方面，对老钢桥疲劳剩余寿命的计算方法做了较深入的探讨，对名义应力法与断裂力学方法的应用做了详尽的比较。

关键词老钢桥剩余寿命一、引言回首过去200年，钢桥结构已有了长足发展。

从材料方面看，先是铸铁（1870～1910），再是锻铜（1910～）。

作为连接手段，首先是销接、铆接，再是20世纪的焊接和栓接。

许多在这各个时期建造的钢桥至今仍在运营，有些可能已达到了寿命枯竭的地步。

在对铁路桁架桥的调查中，已发现受拉斜腹杆中有微小裂纹。

欧洲许多建于50～60年代高速公路网扩建时的焊接钢桥，在今天大轴重大流量交通荷载作用下，许多部位出现疲劳裂纹。

面对这样一大批老钢桥，剩余寿命问题日益突出，即在什么样的检测条件下能够连续保持老桥使用多久，它在经济上具有重要意义。

尽管许多国家规范规定了对疲劳的验算，但是对剩余寿命的计算还存在不足之处，甚至还需研究一套全新的计算方法。

计算构件寿命除试验方法外，今天已有三种较成熟的方法：名义应力法、局部应力应变法和断裂力学法。

名义应力法计算寿命直到断裂，局部应力应变法计算寿命直到技术起裂，对表面裂纹约为 0.5mm深。

寿命的剩余部分，即从起裂至最终断裂，可由断裂力学方法计算：T R=T L-T A其中T L--构件至断裂时的寿命；T A--构件至起裂时的寿命。

对光滑试件TR仅占5%～10%。

但对切口试件，或是真实构件，TR的份额很高，有时甚至占全部寿命。

二、剩余寿命计算方法L名义应力法名义应力法计算寿命是建立在损伤积累理论之上，其受力与抗力是通过名义应力来描述的。

描述细节抗力的韦勒曲线是由疲劳试验得出的，在预测应力谱基础之上，就可以计算桥梁剩余寿命。

（1）韦勒曲线建筑钢细节韦勒曲线的一般形式在欧洲规范第3篇中定义为如图1所示，具体的参数可查自文献资料或试验结果。

基于断裂力学的城市钢桥面板疲劳寿命分析*摘要：正交异性钢桥面板承受着车辆动荷载的反复作用，容易造成疲劳累计损伤，导致钢桥面板出现疲劳开裂现象。

为研究某城市桥梁钢桥面板的疲劳寿命，建立钢桥面板有限元模型，选取钢桥面板4种典型疲劳细节，根据实测所得到的城市车辆荷载频值谱，计算得到相应的应力历程和应力谱。

基于线弹性断裂力学理论，对这4种疲劳细节进行疲劳寿命分析，结果表明：在桥梁设计基准期内钢桥面板不会发生疲劳破坏。

关键词：正交异性钢桥面板；城市桥梁；车辆荷载；断裂力学；疲劳寿命分析钢桥具有自重轻、强度高、施工快、造型优美等特点，受到了桥梁设计者的青睐[1]。

由于其各组成板件的连接需要大量的焊接，从而产生焊接缺陷以及残余应力，在车辆动载的反复作用下，钢桥面板易出现疲劳开裂现象，这种现象已在英国、德国、法国等钢桥面板应用较早国家的许多实桥中出现[2]。

钢桥面板疲劳寿命的评估问题是桥梁工程领域的热点研究课题。

对钢桥面板进行疲劳寿命评估主要有基于S - N曲线法和基于线弹性断裂力学(LEFM)法这两种方法[3]。

基于S - N曲线法中未考虑桥梁结构的构件的初始裂纹，以及运营阶段在荷载作用下裂纹的扩展，这不符合实际情况，在计算过程中存在相应的误差[4]。

而采用LEFM法能较好地解决这个问题，经过实测或假定构造的初始裂纹，预测裂纹的扩展速率，进而得到桥梁的疲劳寿命。

本文以某城市钢桥为例，采用经调查的城市道路车辆荷载频值谱，应用LEFM法对钢桥面板进行疲劳寿命评估。

该成果可为城市桥梁疲劳寿命分析提供参考。

1 疲劳裂纹扩展模型结构疲劳破坏的过程可以分为两个阶段：第一阶段为疲劳裂纹的形成，但在实际工程中由于钢桥本身的初始缺陷及残余应力等原因，这个阶段的寿命基本上为零；第二阶段为疲劳裂纹的扩展，在进行疲劳寿命分析时主要是要确定裂纹扩展速率da/dN与相关参数之间的关系[5](a为裂纹长度；N为循环次数)。

通过大量的试验表明，裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅度ΔK在对数坐标中的关系曲线如图1所示。

桥梁结构中的疲劳寿命评估与延长桥梁作为交通运输的重要构筑物，承载着车辆和行人的重量，承受着巨大的力量和荷载。

然而，随着时间的流逝和频繁的使用，桥梁结构将遇到疲劳问题，这对其安全性和寿命造成了威胁。

因此，疲劳寿命评估与延长成为了保障桥梁安全和延长使用寿命的关键课题之一。

疲劳寿命评估是指通过对桥梁结构在长期使用过程中受到的荷载和应力的分析，预测和评估其在特定时段内的寿命。

为了准确评估桥梁的疲劳寿命，需要考虑材料的疲劳性能、荷载特性、结构形式和施工质量等多个因素。

其中，材料的疲劳性能是决定疲劳寿命的关键因素之一。

钢材常被用于桥梁结构中，因其具有较高的强度和良好的可塑性。

然而，钢材在长时间使用过程中容易产生微裂纹，这将导致桥梁结构的疲劳破坏。

为了延长钢材的疲劳寿命，一种常见的方法是进行表面处理，如喷涂抗腐蚀涂层和防锈处理。

这样不仅可以延缓钢材的腐蚀速度，减少裂纹的产生，还可以提高桥梁结构的寿命。

此外，及时的维护也是延长桥梁疲劳寿命的重要环节。

随着桥梁的使用时间增加，结构中的裂缝和缺陷会逐渐增多。

因此，对桥梁结构定期进行检测和维护，及时修补和更换损坏的部件，可以避免小问题变成大问题，延长桥梁的使用寿命。

此外，桥梁结构设计中的疲劳寿命评估也应该得到足够的重视。

合理的结构设计可以使桥梁在受到荷载作用时分布更均匀，减小疲劳应力的集中程度，从而延长桥梁的使用寿命。

例如，采用悬臂梁结构时，可以通过合理设置吊杆和减振器来减少疲劳应力。

此外，考虑到荷载特性和交通流量规模，选择合适的桥梁类型和支座形式也是重要的疲劳寿命评估因素之一。

除了疲劳寿命评估外，延长桥梁结构的使用寿命也需要采取相应的措施。

一个常见的方法是加强桥梁结构的维护和保养。

例如，定期清洁桥面和排水系统，及时处理结构表面的损坏，保持桥梁结构的良好状态。

此外，随着科学技术的进步，一些新型材料和技术也被用于桥梁建设中，以提高其抗疲劳性能和延长使用寿命。

总之，桥梁结构中的疲劳寿命评估与延长是保障桥梁安全和延长使用寿命的重要课题。

桥梁结构的疲劳性能与寿命桥梁作为基础的交通设施，承担着连接两岸的重要功能。

然而，长期以来，桥梁的安全问题一直备受关注。

疲劳性能和寿命是桥梁结构中最重要的考虑因素之一，它们直接关系到桥梁的稳定性和使用寿命。

本文将探讨桥梁结构的疲劳性能与寿命，并介绍一些提高桥梁寿命的方法。

一、疲劳性能的意义及影响因素疲劳性能是指结构在循环荷载作用下的抗疲劳能力。

桥梁长期以来承受车辆荷载、风荷载等外力的作用，这些荷载会产生很高的应力集中和应力循环。

长期以来的研究发现，这些循环应力会导致钢材或混凝土材料中的微裂纹逐渐扩展，进而形成裂缝，最终导致桥梁的疲劳破坏。

因此，疲劳性能是评估桥梁安全性能的一个重要指标。

影响桥梁疲劳性能的因素主要包括荷载、结构材料和设计合理性。

荷载是由车辆行驶引起的动荷载和气候条件引起的静荷载。

荷载的大小和频率都对桥梁的疲劳性能有一定的影响。

此外，结构材料的强度、延伸性和韧性等性能也直接关系到桥梁的疲劳寿命。

设计合理性是指桥梁结构的布局、支座位置、横断面形状等方面的设计是否合理。

合理的设计可以减少应力集中，提高桥梁的疲劳寿命。

二、寿命评估方法为了评估桥梁的寿命，研究人员通常使用疲劳寿命估算方法。

最常见的方法是应力幅-寿命曲线法。

这种方法通过测量不同应力幅下的疲劳寿命，绘制应力幅与寿命之间的关系曲线。

然后，在实际应力幅下，通过外推曲线，计算出桥梁的预计寿命。

此外，还有一些基于损伤累积的可靠性方法，如线性累积损伤法（Palmgren-Miner准则）。

根据这种方法，将疲劳循环分解为若干应力幅较小的循环，并将其分别作为最小寿命循环。

通过计算所有循环的寿命，累积到平均寿命，从而评估桥梁的寿命。

三、提高桥梁寿命的方法为了提高桥梁的寿命，需要从设计、施工和养护等方面进行综合考虑。

1.合理设计：在桥梁的初步设计阶段，应考虑荷载特点、材料性能和结构形式等因素，合理确定桥梁的结构参数，减少应力集中和循环应力。

2.材料选择：在桥梁的材料选择上，应选用高强度、高韧性和耐腐蚀性能好的材料，以提高桥梁的疲劳性能和寿命。