新型高性能正交异性钢桥面板的疲劳失效机理与结构体系疲劳抗力研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51878561
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0804.结构工程
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Fatigue crack is one of the most pressing problems confronting conventional orthotropic steel bridge deck (OSD). Development of innovative high performance OSD, aiming to improve the fatigue performance, is the imperative demand for the sustainable development of bridge project. An innovative high performance OSD incorporating several novel structural details is proposed. Main objective of the project is to expound its fatigue failure mechanism and fatigue resistance based on the multi-scale coupling relationship between fatigue failure modes of details and structure system. At the structural detail level, the method for quantitating deterioration effects of initial manufacturing defects on the fatigue resistance of the proposed details will be developed. Probability statistic properties of fatigue resistance will be determined for each important fatigue failure mode of the proposed details. At structure system level, the relationship between the design parameters of structure system and the accumulated fatigue damage of important fatigue failure mode will be revealed. The evolution mechanism of dominating fatigue failure mode of structure system will be expounded based on the established model considering coupling relationship between fatigue damage and key influencing factors. The evaluation method for fatigue resistance of structure system will be proposed by determining the dominating fatigue failure mode of structure system on basis of the relationship between fatigue failure mode and accumulated fatigue damage of important failure modes. Investigation results of the project will provide scientific instruction related to high performance and analysis method for the whole life cycle design theory of steel bridge, and have important significance in promoting sustainable development.
传统正交异性钢桥面板疲劳开裂问题突出,已成为制约桥梁工程可持续发展的痼疾,发展新型高性能正交异性钢桥面板是解决这一难题的有效途径。本项目研发新型构造细节并提出新型高性能正交异性钢桥面板,以构造细节与结构体系疲劳失效模式的多尺度耦合关系为切入点,对其疲劳失效机理和疲劳抗力进行深入研究。在构造细节层面,提出初始制造缺陷对于构造细节疲劳抗力劣化效应的量化方法,确定构造细节各重要疲劳失效模式对应疲劳抗力的概率统计特征;在结构体系层面,阐明结构体系设计参数对于重要疲劳失效模式疲劳致损效应的影响机制,建立疲劳致损效应与关键影响因素的耦合关系模型,揭示结构体系主导疲劳失效模式的演变机理;在此基础上由重要失效模式的疲劳抗力及其疲劳致损效应入手,提出基于主导疲劳失效模式的结构体系疲劳抗力实用评估方法。研究成果可为钢桥的全寿命周期设计理论提供高性能结构体系和分析方法支撑,对促进其可持续发展具有重要意义。

结项摘要

传统正交异性钢桥面板疲劳开裂问题突出,已成为制约桥梁工程可持续发展的痼疾,发展新型高性能正交异性钢桥面板是解决这一难题的有效途径。在项目资助下,研发了新型构造细节并提出新型高性能正交异性钢桥面板,以构造细节与结构体系的主导疲劳开裂模式为切入点,对其疲劳开裂机理和疲劳抗力进行系统研究,取得了系列创新研究成果,主要包括:1.提出了纵肋与横隔板新型交叉细节,并对其疲劳性能进行了系统的试验与理论研究,揭示了其疲劳开裂机理,确定了其主导开裂模式;2.发展了纵肋与顶板新型双面焊构造细节,通过系统的试验与理论研究,揭示了其疲劳开裂机理,确定了其主导开裂模式与疲劳抗力;3.建立了疲劳裂纹扩展三维模拟方法,阐明了纵肋与顶板构造细节的疲劳裂纹扩展特性与性能劣化机理;4.通过切片和扫描电子显微镜分析,确定了纵肋与顶板构造细节的焊接微裂纹尺寸和分布特征,并阐明了焊接微裂对纵肋与顶板构造细节主导开裂模式的影响;5.引入超声冲击技术强化纵肋与顶板构造细节的疲劳性能,并对其强化效应进行了量化评估;6.基于等效结构应力建立了正交异性钢桥面板结构体系疲劳抗力评估方法,实现了对钢桥面板结构多开裂模式的疲劳性能统一评估;7.基于结构体系疲劳抗力评估方法阐明了关键因素对构造细节主导开裂模式的影响机制,并确定了纵肋与顶板构造细节的临界熔透率;8.提出了新型高性能正交异性钢桥面板,通过试验与理论研究揭示了其疲劳失效机理,确定了其疲劳抗力;9.建立了疲劳可靠度评估模型,对正交异性钢桥面板结构体系的疲劳可靠度进行了评估,并量化了关键因素对疲劳寿命的影响;10.构建了疲劳损伤评估和指标可视化的正交异性钢桥面板疲劳损伤智能监测与评估系统。相关研究成果具有广阔的应用前景,已在包括深圳至中山跨江通道在内的多项重大工程建设项目中得到了成功应用。

项目成果

期刊论文数量(51)
专著数量(0)
科研奖励数量(5)
会议论文数量(6)
专利数量(7)
Antislip Safety of Double-Cable Multispan Suspension Bridges with Innovative Saddles
创新鞍座双索多跨悬索桥的防滑安全
  • DOI:
    10.1061/(asce)be.1943-5592.0001544
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Journal of Bridge Engineering
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Zhang Qinghua;Guo Haolin;Bao Yi;Cheng Zhenyu;Jia Donglin
  • 通讯作者:
    Jia Donglin
新型钢-UHPC组合桥面板抗弯承载力模型试验与理论分析方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    土木工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张清华;程震宇;邓鹏昊;李明哲;魏川
  • 通讯作者:
    魏川
UHPC构件受拉性能的细观力学解析方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国公路学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘欣益;张清华;程震宇;贾东林;卜一之
  • 通讯作者:
    卜一之
深圳至中山跨江通道钢桥面板结构疲劳试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    土木工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张清华;李俊;袁道云;朱金柱;崔闯
  • 通讯作者:
    崔闯
Transverse fatigue behaviour of steel-UHPC composite deck with large-size U-ribs
大尺寸U型肋钢-UHPC复合桥面板横向疲劳性能
  • DOI:
    10.1016/j.engstruct.2018.11.057
  • 发表时间:
    2019-02-01
  • 期刊:
    ENGINEERING STRUCTURES
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Liu, Yiming;Zhang, Qinghua;Bu, Yizhi
  • 通讯作者:
    Bu, Yizhi

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其他文献

多重超平面完备残差图
  • DOI:
    10.13548/j.sxzz.2017.04.006
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    数学杂志
  • 影响因子:
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  • 作者:
    段辉明;邵凯亮;张清华;曾波
  • 通讯作者:
    曾波
闽楠内生真菌高通量分离及种类多样性分析
  • DOI:
    10.13324/j.cnki.jfcf.2022.05.013
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    森林与环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈少如;许晓晨;赵文宝;王倩倩;龙宇;张清华
  • 通讯作者:
    张清华
钢桥面板纵肋顶板焊缝疲劳裂纹扩展的关键影响因素
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国公路学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    卜一之;金正凯;黄云;张清华;徐恭义
  • 通讯作者:
    徐恭义
北斗区域导航系统的PPP精度分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    测绘学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯来平;贾小林;张清华;阮仁桂
  • 通讯作者:
    阮仁桂
从人类智能到机器实现模型——粒计算理论与方法
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    智能系统学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苗夺谦;张清华;钱宇华;梁吉业;王国胤;吴伟志;高阳;商琳;顾沈明;张红云
  • 通讯作者:
    张红云

其他文献

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在役钢桥的疲劳损伤状态重构与剩余寿命预测方法
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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