随机车流-风联合作用下沿海大跨度斜拉桥拉索疲劳寿命预测

来源：中国血液净化杂志2020年第11期北京时间：

作者：朱金, 吴梦雪, 尹力, 李永乐

单位：1. 西南交通大学 桥梁工程系, 四川 成都 610031;2. 西南石油大学 土木工程与建筑学院, 四川 成都 610500"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (51708470, 51908472); The Scientific Research Starting Project of SWPU (2017QHZ025); The Project of the Scientific Innovation Group for Youths of Bridge Safety Evaluation of SWPU (2018CXTD07); The China Postdoctoral Science Foundation (2019TQ0271, 2019M663554)

摘要：为了预测沿海大跨度斜拉桥拉索在车流、风和波浪等变幅荷载长期作用下的疲劳寿命，提出了沿海大跨斜拉桥拉索在随机车流、风和波浪荷载联合作用下拉索应力谱的计算方法和步骤，并基于线性疲劳累积损伤理论建立了斜拉桥拉索疲劳可靠度的计算框架。首先，根据桥上实测车流数据，建立了随机车流模型，基于桥址处风浪观测数据，运用二维Copula函数建立了桥址处风浪联合概率模型。然后，将生成的随机车流及风浪荷载作为外部激励，基于风-浪-车-桥耦合振动数值模拟平台，实现随机车流、风、浪荷载联合作用下的斜拉索应力谱的计算分析。最后，基于线性疲劳累积损伤理论推导了服役期内斜拉索疲劳可靠度及疲劳寿命预测公式，并以一座沿海大跨斜拉桥为例，结合桥址处的实测车流、风和波浪数据，计算了拉索在随机车流、风和波浪荷载联合作用下关键拉索的疲劳寿命。结果表明：车辆荷载主要影响拉索的应力响应均值，风荷载主要影响拉索的应力响应的脉动部分，而波浪荷载对拉索的应力响应影响非常小，可以忽略。此外，在随机车辆、风和波浪荷载共同作用下，拉索的日累积疲劳损伤符合威布尔分布，并且岸侧拉索的中间索疲劳寿命最低，为121年。研究成果可为沿海大跨度斜拉桥拉索疲劳可靠度分析及疲劳寿命预测研究提供参考。

关键词：桥梁工程,疲劳寿命预测,线性疲劳累积损伤理论,斜拉索,风-浪-车-桥耦合系统,Copula函数

基金资助：国家自然科学基金项目（51708470，51908472）；西南石油大学科研“启航计划”项目（2017QHZ025）；西南石油大学桥梁安全评估青年科技创新团队项目（2018CXTD07）；中国博士后科学基金项目（2019TQ0271，2019M663554）