车辆与风联合作用下大跨度桥梁的疲劳损伤时变可靠度评估

With the economic development and traffic volume growth, long-span bridges in the coastal and canyon areas are subjected to high winds and stochastic traffic flow, resulting in high risk of fatigue failure of bridges. Long-span bridges are the transport lifelines of the country's economic development. In order to evaluate the fatigue damage of long-span bridges, predict the bridge remaining life and make sure safe operation and scientific management for current long-span bridges, this project plans to carry out time-dependent fatigue reliability assessment long-span bridges under the combined effects of vehicles and wind loads. The main work includes the following aspects:.(1) Further expand and improve the experimental techniques for testing of aerodynamic characteristics of wind-vehicle-bridge system, and accurately measure aerodynamic force coefficients of the vehicles and bridges..(2) Carry out the random characteristics of the traffic load and realize random traffic flow simulation of two-way multi-lane..(3) Carry out the equivalent vehicle wheel loads studies and establish an integrated wind-vehicle-bridge coupled vibration analysis model..(4) Carry out fatigue damage model, establish a time-dependent fatigue reliability assessment framework for long-span bridges based on reliability theory, study the bridge fatigue damage accumulation process to predict the remaining life, and write applicable software programs.

随着经济发展和交通量的增长，沿海和峡谷地区大跨度桥梁经受大风和随机车流的作用，导致大桥疲劳失效风险增高。而大跨度桥梁又是国家经济发展的交通命脉，为了评估大跨度桥梁的疲劳损伤，预测大桥剩余寿命，实现大跨度桥梁安全运营和科学管理，本项目拟开展车辆和风荷载联合作用下大跨度桥梁疲劳损伤时变可靠度评估研究。主要包括以下几个方面的工作：.（1）进一步拓展和完善风-车-桥系统气动特性测试的实验技术方法，准确识别车辆、桥梁气动力参数；.（2）开展车辆荷载的随机特性研究，实现双向多车道随机车流模拟；.（3）开展车辆的等效车轮荷载研究，建立一种综合的风-车-桥耦合振动分析模型；.（4）开展疲劳损伤模型研究，基于可靠度理论，建立大跨度桥梁疲劳损伤时变可靠度评估框架，研究大桥疲劳损伤累积过程，预测剩余寿命，编制适用程序。

随着经济发展和交通量的增长，沿海、峡谷等地区大跨度桥梁因大风和随机车流的作用导致大桥疲劳失效风险增高。大跨度桥梁又是国家经济发展的交通命脉，为了评估大跨度桥梁的疲劳损伤，预测大桥整体结构及关键构件剩余寿命，实现大跨度桥梁安全运营和科学管理，本项目开展了车辆和风荷载联合作用下大跨度桥梁疲劳损伤时变可靠度评估研究。主要研究成果如下：.（1）开发了一套公路移动车辆气动力测试装置，提出了一种车桥耦合系统气动力测试和数值模拟技术，建立了典型车辆气动力系数经验公式；提出了一种考虑不同交通状态的桥梁气动参数测试方法，测试了不同交通流影响下的桥梁气动参数；.（2）提出了一种考虑了邻近车辆相互作用的改进CA模型，利用MATLAB软件编制了相应的随机车流模拟程序；.（3）建立了强风下车-桥系统耦合振动精细化分析模型，考虑了气动力耦合和抖振力空间相关性等影响，完善了风-车-桥系统耦合振动分析理论；.（4）提出基于风-车-桥耦合振动分析的等效车辆荷载和基于影响面的风-车-桥耦合振动的应力响应分析方法，解决大跨度桥梁结构在随机荷载作用下大量随机样本难以计算的问题；基于Monte Carlo方法，提出一种特大跨桥梁疲劳可靠度评估方法，并将该方法和软件应用于中渡长江大桥、江顺长江大桥、矮寨大桥、沌口长江大桥的风-车-桥耦合振动分析及抖振可靠度评估；.（5）开展了矮寨大桥动力应力响应和模态现场测试，利用监测数据对大桥进行可靠度评价，同时验证疲劳损伤可靠度评估框架。