[发明专利]钢箱梁桥顶板-纵肋焊接细节的剩余使用寿命预测方法

摘要

本发明公开了一种运营状态下钢箱梁桥顶板-纵肋焊接细节疲劳开裂后的剩余使用寿命预测方法。该方法首先通过超声波无损检测技术对钢箱梁桥顶板-纵肋焊接细节进行疲劳裂纹检测，确定发生疲劳开裂的焊接细节位置，并测量疲劳裂纹在顶板中的扩展深度，进而对发生疲劳开裂的焊接细节处的顶板安装应变传感器获取实际运营车辆作用下的疲劳荷载效应，在此基础上根据线弹性断裂力学理论建立焊接细节的疲劳断裂极限状态方程，据此计算顶板-纵肋焊接细节的剩余使用寿命。该方法可以充分发挥无损检测技术和健康监测技术各自的优点来满足运营状态下钢箱梁桥顶板-纵肋焊接细节疲劳评估的需要，有效地克服了传统钢箱梁桥疲劳损伤评估的主观性和盲目性。

主权项

一种运营状态下钢箱梁桥顶板‑纵肋焊接细节的剩余使用寿命预测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1)通过超声波无损检测技术对钢箱梁桥顶板‑纵肋焊接细节进行疲劳裂纹检测，确定发生疲劳开裂的焊接细节位置，并测量疲劳裂纹在顶板中的扩展深度a；2)对发生疲劳开裂的焊接细节处的顶板安装应变传感器，获取一个月t＝30天的横桥向应变数据；3)以1天为计算区间，采用雨流计数法对每天的焊接细节应变数据计算日等效应力幅S和日应力循环次数N，得到t个样本数据，进而计算日等效应力幅S和日应力循环次数N的均值Seq和Nd： S eq = ΣS t , N d = ΣN t 4)根据线弹性断裂力学理论计算焊接细节的疲劳断裂抗力R： R = 1 1.12 m · ( 2 w ) m 2 ∫ a w da ( tan πa 2 w ) m 2 其中，m为裂纹扩展常数，m＝3；w为顶板厚度；a为疲劳裂纹深度；5)建立焊接细节的疲劳断裂极限状态方程： R - CS eq m N sum = 0 其中，C为裂纹扩展系数，C＝6.89×10‑12(MPa‑3m‑1/2)；Nsum为总应力循环次数，Nsum＝365×Nd×y，y为焊接细节剩余使用年数；6)计算顶板‑纵肋焊接细节开裂后的剩余使用寿命y为 y = R CS eq m × 365 × N d .