考虑环境变温作用的大跨桥梁疲劳损伤分析
王莹 李兆霞 缪海萍
摘要：基于桥梁健康监测系统记录的温度时程数据，研究钢箱梁顶板、底板的温度变化特征和规律，利用间接耦合法将热分析的温度数据作为体荷载施加于结构多尺度有限元模型，获得了环境变温引起的结构应力，实现了从热分析到结构应力的分析，然后，利用健康监测系统记录的应变时程数据，考察车辆荷载和环境变温所引起的应变特征的差异，提取和分离出由环境变温和车辆荷载引起的应变时程，并与模拟得到的应力时程加以对比和相互验证，在此基础上利用连续介质损伤力学理论分析车辆荷载单独作用以及车辆和环境变温交互作用所引起的桥梁累积损伤.结果表明：提出的损伤分析流程可实现桥梁关键部位在考虑环境变温和车辆荷载两种因素作用下的损伤分析.环境变温单独作用所引起的疲劳损伤很小，基本可以忽略，但两者交互作用所引起的结构疲劳损伤相对于车辆单独作用下的损伤有显著差异.在服役初期环境变温的作用并不显著，随着疲劳损伤的不断增加，这种交互作用对结构疲劳损伤累积的影响会愈发明显，即环境温度变化引起的荷载会加速结构服役中后期疲劳损伤的累积速率，进而对结构疲劳寿命产生显著影响。
关键詞：大跨桥梁；环境变温；疲劳损伤；应力时程效应；有限元分析
摘要：基于桥梁健康监测系统记录的温度时程数据，研究钢箱梁顶板、底板的温度变化特征和规律，利用间接耦合法将热分析的温度数据作为体荷载施加于结构多尺度有限元模型，获得了环境变温引起的结构应力，实现了从热分析到结构应力的分析，然后，利用健康监测系统记录的应变时程数据，考察车辆荷载和环境变温所引起的应变特征的差异，提取和分离出由环境变温和车辆荷载引起的应变时程，并与模拟得到的应力时程加以对比和相互验证，在此基础上利用连续介质损伤力学理论分析车辆荷载单独作用以及车辆和环境变温交互作用所引起的桥梁累积损伤.结果表明：提出的损伤分析流程可实现桥梁关键部位在考虑环境变温和车辆荷载两种因素作用下的损伤分析.环境变温单独作用所引起的疲劳损伤很小，基本可以忽略，但两者交互作用所引起的结构疲劳损伤相对于车辆单独作用下的损伤有显著差异.在服役初期环境变温的作用并不显著，随着疲劳损伤的不断增加，这种交互作用对结构疲劳损伤累积的影响会愈发明显，即环境温度变化引起的荷载会加速结构服役中后期疲劳损伤的累积速率，进而对结构疲劳寿命产生显著影响。
关键詞：大跨桥梁；环境变温；疲劳损伤；应力时程效应；有限元分析
