基于症状可靠度既有网架结构维护策略及寿命预测研究

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网架作为大跨空间结构的典型代表,近三、四十年才在国内外得到迅速发展。对于既有网架结构的检测鉴定,国内外未见较系统的研究成果和工程应用。目前对于既有结构的状态评估主要集中于混凝土结构和桥梁领域,采用的方法主要有三种:传统经验法、实用鉴定法和可靠性鉴定法。重点介绍了相对科学的可靠度鉴定法,包括拟建结构可靠度理论和既有结构可靠度理论。讨论了拟建和既有结构可靠度理论的区别,主要表现在抗力和荷载统计规律,以及计算可靠度考虑的时间区间不同。介绍基于症状的可靠度方法,给出了详细的推导过程,以期更好地理解这一全新方法。介绍了威布尔分布和比例风险模型,并将其与基于症状的可靠度相结合,作为不同结构或构件可靠度之间的纽带。建立了正放四角锥网架有限元模型,引入已有钢材腐蚀规律曲线,模拟实际结构腐蚀过程。进行多次有限元计算,得到结构“腐蚀”过程中的症状变化。参考已有研究成果,取网架任意杆件破坏作为网架结构的极限状态。采用有限元软件ANSYS的概率设计模块PDS,进行可靠度计算和灵敏度分析。利用Spearman秩相关系数计算灵敏度,通过灵敏度分析获得重要杆件,作为网架结构构件维护的重点对象。获得最大和最小应力杆件号概率分布,借鉴ABC分类法原理,提出了判别监测杆件的标准,将出现概率较大的杆件号作为网架结构结构健康监测的重点对象。应用基于症状的可靠度方法,对这些重点监测的杆件进行可靠度评估和寿命预测,取最小值作为网架结构的剩余寿命值。
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