發(fā)布時(shí)間：2019-05-20 04:38

【摘要】：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和交通荷載的不斷增加,橋梁建設(shè)的力度大大提高。由于鋼橋具備跨越能力大、自重輕、適合工業(yè)化生產(chǎn)和安裝等優(yōu)點(diǎn),一大批鋼結(jié)構(gòu)橋梁相繼建成。對(duì)于這些鋼橋來(lái)說(shuō),疲勞破壞是其主要失效模式之一。許多大型鋼橋已安裝了健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),或利用應(yīng)力(應(yīng)變)計(jì)獲取監(jiān)測(cè)部位的應(yīng)力(應(yīng)變)時(shí)程數(shù)據(jù),或利用動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)(Weigh-In-Motion,WIM)獲取車輛參數(shù),以對(duì)鋼橋進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和疲勞損傷預(yù)警。然而,目前缺少一種通用的鋼橋疲勞分析軟件,可以對(duì)實(shí)測(cè)應(yīng)力時(shí)程數(shù)據(jù)進(jìn)行疲勞分析,也可對(duì)動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)的車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析和計(jì)算;大多數(shù)疲勞分析軟件工具也缺少頻域法進(jìn)行疲勞分析的內(nèi)容,更存在界面簡(jiǎn)陋、操作繁瑣、功能不全、說(shuō)明不詳?shù)热秉c(diǎn),給使用者造成了很大的不便。針對(duì)以上問(wèn)題,本文分析了基于健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的鋼橋疲勞分析系統(tǒng)開(kāi)發(fā)原理,并使用MATLAB GUI工具箱制作了一款疲勞分析系統(tǒng)軟件工具——鋼橋疲勞分析系統(tǒng)(版本v1.0)(Steel Bridge Fatigue Analysis System,SBFAS(V 1.0)),以方便工程實(shí)際中的鋼橋疲勞分析。具體研究成果如下:1)總結(jié)了獲取應(yīng)力數(shù)據(jù)的規(guī)范法和實(shí)測(cè)法,并詳細(xì)闡述了利用動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)獲取的車輛數(shù)據(jù)模擬交通流、獲取應(yīng)力時(shí)程數(shù)據(jù)的具體方法,命名為WIM法;2)論證了使用頻域法進(jìn)行疲勞分析所需要的數(shù)據(jù)采樣、時(shí)頻轉(zhuǎn)換、功率譜密度(PSD)估計(jì)以及Dirlik經(jīng)驗(yàn)法,并把頻域法引入到鋼橋疲勞分析中;3)使用MATLAB GUI工具箱編制了一套基于健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的鋼橋疲勞分析系統(tǒng)(Steel Bridge Fatigue Analysis System,SBFAS(V 1.0)),該系統(tǒng)可對(duì)實(shí)測(cè)采集的應(yīng)力時(shí)程數(shù)據(jù)進(jìn)行疲勞剩余壽命計(jì)算,也可對(duì)動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)采集的車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,獲取應(yīng)力時(shí)程數(shù)據(jù),進(jìn)而進(jìn)行疲勞剩余壽命計(jì)算;該系統(tǒng)可精確調(diào)用Microsoft Access等數(shù)據(jù)庫(kù)軟件中存儲(chǔ)的應(yīng)力數(shù)據(jù),自由選擇分析時(shí)間段、疲勞細(xì)節(jié)和分析方法,并可利用基于COM標(biāo)準(zhǔn)的ActiveX控件接口技術(shù)生成Word文檔,自動(dòng)生成疲勞分析報(bào)告,具有實(shí)用性、方便性、靈活性、綜合性等特點(diǎn),是一款功能強(qiáng)大的鋼橋疲勞分析系統(tǒng)工具;4)以唐山市某鋼橋?qū)崪y(cè)應(yīng)力數(shù)據(jù)和天津市某鋼橋動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)實(shí)測(cè)車輛數(shù)據(jù)為依據(jù),利用SBFAS(V 1.0)進(jìn)行了疲勞分析,驗(yàn)證了軟件的可行性和準(zhǔn)確性。
[Abstract]:With the rapid development of our national economy and the increasing traffic load, the strength of bridge construction has been greatly improved. Because of the advantages of steel bridge, such as large span capacity, light weight, suitable for industrial production and installation, a large number of steel structure bridges have been built one after another. For these steel bridges, fatigue failure is one of the main failure modes. Many large steel bridges have been equipped with health monitoring systems, or stress (strain) time history data at monitoring sites have been obtained by stress (strain) meters, or vehicle parameters have been obtained by dynamic weighing systems (Weigh-In-Motion,WIM). In order to monitor the steel bridge in real time and warn the fatigue damage. However, there is a lack of a general fatigue analysis software for steel bridges, which can carry out fatigue analysis of measured stress time history data, and can also effectively analyze and calculate the vehicle data of dynamic weighing system. Most fatigue analysis software tools also lack the content of frequency domain method for fatigue analysis, and there are some shortcomings, such as simple interface, tedious operation, incomplete function, unknown explanation and so on, which cause great inconvenience to users. In order to solve the above problems, the development principle of fatigue analysis system for steel bridge based on health monitoring data is analyzed in this paper. A fatigue analysis system software tool, steel bridge fatigue analysis system (version v1.0) (Steel Bridge Fatigue Analysis System,SBFAS (V 1.0), is made by using MATLAB GUI toolbox to facilitate the fatigue analysis of steel bridge in engineering practice. The concrete research results are as follows: 1) the standard method and actual measurement method for obtaining stress data are summarized, and the concrete method of simulating traffic flow and obtaining stress time history data by using vehicle data obtained by dynamic weighing system is described in detail, which is named WIM method. 2) the data sampling, time-frequency conversion, power spectral density (PSD) estimation and Dirlik empirical method for fatigue analysis using frequency domain method are demonstrated, and the frequency domain method is introduced into the fatigue analysis of steel bridges. 3) A steel bridge fatigue analysis system (Steel Bridge Fatigue Analysis System,SBFAS (V 1.0),) based on health monitoring data is developed by using MATLAB GUI toolbox. The system can calculate the fatigue residual life of the measured stress time history data. The vehicle data collected by the dynamic weighing system can also be statistically analyzed, and the stress time history data can be obtained, and then the fatigue residual life can be calculated. The system can accurately call the stress data stored in Microsoft Access and other database software, freely select the analysis time period, fatigue details and analysis methods, and can use the ActiveX control interface technology based on COM standard to generate Word documents. Automatic generation of fatigue analysis report, with practical, convenient, flexible, comprehensive and other characteristics, is a powerful steel bridge fatigue analysis system tool; 4) based on the measured stress data of a steel bridge in Tangshan City and the measured vehicle data of a dynamic weighing system of a steel bridge in Tianjin, the fatigue analysis is carried out by using SBFAS (V 1.0), and the feasibility and accuracy of the software are verified.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U441.4

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 喻忠權(quán);加強(qiáng)“321”鋼橋產(chǎn)品質(zhì)量控制[J];公路;2000年01期

2 于志國(guó),王樹(shù)棟;我國(guó)應(yīng)急鋼橋的研究應(yīng)用與展望[J];石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報(bào);2000年03期

3 阮惠強(qiáng);英國(guó)鋼橋規(guī)范計(jì)算實(shí)例[J];廣東建材;2005年09期

4 ;關(guān)于“321”裝配式公路鋼橋設(shè)計(jì)和研制的鄭重聲明[J];公路;2007年01期

5 張黎杰;朱衛(wèi)華;劉海寧;;我國(guó)鋼橋的發(fā)展[J];山西建筑;2007年11期

6 茹先古麗;;“321”裝配式公路鋼橋在交通保障應(yīng)急中的應(yīng)用[J];公路;2007年05期

7 蘇磊;;鋼橋穩(wěn)定設(shè)計(jì)的探討[J];城市道橋與防洪;2007年09期

8 喻忠權(quán);堯丹偉;;關(guān)注裝配式公路鋼橋的產(chǎn)品質(zhì)量[J];公路;2007年09期

9 李永興;邱安偉;陳明長(zhǎng);;我國(guó)鋼橋的發(fā)展[J];河北企業(yè);2007年12期

10 何家榮;;裝配式公路鋼橋的架設(shè)與管理[J];西南公路;2009年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 蘇慶田;吳沖;;我國(guó)公路鋼橋規(guī)范設(shè)計(jì)中穩(wěn)定規(guī)定存在的問(wèn)題[A];2006鋼橋科技論壇全國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

2 劉玉娟;劉永健;孫昊;;裝配式鋼橋的現(xiàn)狀與研究[A];鋼結(jié)構(gòu)工程研究（九）——中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與疲勞分會(huì)第13屆(ISSF-2012)學(xué)術(shù)交流會(huì)暨教學(xué)研討會(huì)論文集[C];2012年

3 黃耀怡;;關(guān)于我國(guó)新型鐵路快速應(yīng)急鋼橋研制的若干問(wèn)題[A];中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)橋梁及結(jié)構(gòu)工程學(xué)會(huì)第十三屆年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];1998年

4 潘際炎;;大跨度鋼橋——第九屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議特邀報(bào)告[A];第九屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第Ⅰ卷[C];2000年

5 劉曉光;;鋼橋建設(shè)中焊接技術(shù)新進(jìn)展[A];與時(shí)俱進(jìn) 追求卓越——中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)四十周年、中國(guó)焊接協(xié)會(huì)十五周年紀(jì)念文集[C];2002年

6 周可夫;張子華;杜驍;;中國(guó)公路鋼橋運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀分析研究[A];2006鋼橋科技論壇全國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

7 杜驍;張子華;周可夫;;無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在鋼橋健康檢測(cè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析[A];2006鋼橋科技論壇全國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

8 徐關(guān)堯;朱杰;;裝配式公路鋼橋使用中應(yīng)注意的若干問(wèn)題[A];中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)第五次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

9 王春生;錢(qián)慧;;鋼橋腹板間隙面外變形疲勞研究綜述[A];鋼結(jié)構(gòu)工程研究（七）——中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與疲勞分會(huì)2008年學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2008年

10 張玉玲;潘際炎;;常用鋼橋結(jié)構(gòu)修正系數(shù)的研究[A];中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)橋梁及結(jié)構(gòu)工程學(xué)會(huì)第九屆年會(huì)論文集[C];1990年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 周煒邋見(jiàn)習(xí)記者 軒轅楊子;5套戰(zhàn)備鋼橋緊急送往災(zāi)區(qū)[N];西安日?qǐng)?bào);2008年

2 李軍平;對(duì)日本鋼橋建造技術(shù)的幾點(diǎn)思考(上)[N];中國(guó)建設(shè)報(bào);2013年

3 記者 何旭明邋通訊員 高書(shū)官 劉志;我市舉行鋼橋架設(shè)應(yīng)急演練[N];邯鄲日?qǐng)?bào);2008年

4 徐寶林;中國(guó)鋼橋建設(shè)加速前行[N];經(jīng)理日?qǐng)?bào);2004年

5 本報(bào)記者 劉紀(jì)生;鋼橋發(fā)展對(duì)鋼鐵業(yè)提出新需求[N];中國(guó)冶金報(bào);2004年

6 李軍平 中鐵寶橋集團(tuán)有限公司教授級(jí)高工;對(duì)日本鋼橋建造技術(shù)的幾點(diǎn)思考(下)[N];中國(guó)建設(shè)報(bào);2013年

7 ;36小時(shí)架起3座鋼橋[N];福建日?qǐng)?bào);2005年

8 本報(bào)記者 吳家躍　本報(bào)通訊員 李晟 孔婕婷;快速打通救援搶險(xiǎn)生命線[N];廣西日?qǐng)?bào);2011年

9 本報(bào)記者 羅忠河;我國(guó)移動(dòng)鋼橋取得長(zhǎng)足進(jìn)步[N];中國(guó)冶金報(bào);2006年

10 徐志君;大跨徑斜拉裝配式公路鋼橋研制項(xiàng)目通過(guò)鑒定[N];臺(tái)州日?qǐng)?bào);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 唐站站;鋼橋彈塑性地震反應(yīng)計(jì)算方法及鋼材地震損傷指標(biāo)研究[D];浙江大學(xué);2016年

2 李瑩;公路鋼橋疲勞性能及可靠性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

3 李昆;基于可靠度理論的公路鋼橋概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法研究[D];同濟(jì)大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張志剛;在役公路鋼橋疲勞性能及剩余壽命評(píng)估[D];重慶交通大學(xué);2015年

2 劉陽(yáng);高溫?cái)備佅落摌驑蛎鏈囟葓?chǎng)及溫度效應(yīng)分析[D];東南大學(xué);2015年

3 耿鵬智;下承式連續(xù)梁拱組合體系鋼橋的力學(xué)特性研究[D];東南大學(xué);2015年

4 劉祥基;鋼橋節(jié)點(diǎn)的腐蝕磨損交互作用研究[D];華東交通大學(xué);2016年

5 邢雨;基于健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的鋼橋疲勞分析系統(tǒng)開(kāi)發(fā)原理及實(shí)現(xiàn)[D];天津大學(xué);2016年

6 王常青;基于可靠度的鋼橋設(shè)計(jì)方法研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2006年

7 萬(wàn)杰;盤(pán)錦雙臺(tái)子河孫家可升降式鋼橋檢測(cè)實(shí)踐[D];大連理工大學(xué);2003年

8 周少穎;既有鋼橋疲勞性能研究與分析[D];安徽理工大學(xué);2014年

9 孟會(huì)林;鋼橋全壽命周期成本分析及維護(hù)策略優(yōu)化研究[D];天津大學(xué);2009年

10 周冬;基于壽命周期成本的鋼橋涂裝維護(hù)評(píng)價(jià)決策模型的研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2010年

，

本文編號(hào)：2481356