栓(鉚)接鋼橋超聲波無(wú)損檢測(cè)可靠性研究.pdf

1、自二十世紀(jì)初以來(lái)，我國(guó)修建了大量栓鉚接鋼橋。橋梁管理部門需要對(duì)這些橋梁運(yùn)營(yíng)狀況進(jìn)行細(xì)致、準(zhǔn)確的評(píng)定，以確保這些橋梁安全、可靠地使用。基于線彈性斷裂力學(xué)（Linear Elastic Fracture Mechanics，LEFM）的疲勞分析方法是一種較好的鋼橋剩余壽命和安全評(píng)估方法，此法的核心是盡可能早地發(fā)現(xiàn)裂紋并準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)關(guān)鍵疲勞細(xì)節(jié)的初始裂紋尺寸。超聲檢測(cè)是一種常用的栓鉚接鋼橋裂紋探測(cè)方法，然而，栓鉚接鋼橋超聲檢測(cè)的可靠性亟待進(jìn)一步

2、研究。 本文采用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與無(wú)損檢測(cè)試驗(yàn)相結(jié)合的方法，系統(tǒng)地研究了栓鉚接鋼橋超聲無(wú)損檢測(cè)可靠性、通過馬爾科夫鏈蒙特卡洛（Markov chain Monte Carlo，MCMC）穩(wěn)態(tài)模擬和貝葉斯分析完善了考慮銹蝕和油漆影響的裂紋檢出概率（probability of detection，POD）計(jì)算方法，形成了一套系統(tǒng)的栓鉚接鋼橋初始裂紋尺寸的評(píng)價(jià)體系，為基于LEFM疲勞壽命評(píng)估方法應(yīng)用于栓鉚接鋼橋運(yùn)營(yíng)狀況評(píng)定奠定了有力的基礎(chǔ)。

3、本文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面： 1．為了描述銹蝕和油漆對(duì)超聲聲能的影響，建立了超聲波聲能衰減模型。并在對(duì)POD對(duì)數(shù)正態(tài)回歸模型改進(jìn)基礎(chǔ)之上，提出了考慮銹蝕和油漆影響的POD模型，并推導(dǎo)了該模型的樣本似然函數(shù)，在此基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)了考慮銹蝕和油漆影響的POD模型參數(shù)的貝葉斯估計(jì)。 2．提出基于MCMC穩(wěn)態(tài)模擬以及貝葉斯分析的無(wú)損檢測(cè)可靠性建模分析的主要邏輯流程，完善了基于該理論的的POD計(jì)算方法。該流程包括以下內(nèi)容：

4、 建立了對(duì)數(shù)正態(tài)、威布爾、指數(shù)以及極值回歸模型描述POD隨裂紋尺寸的變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)了四種回歸模型參數(shù)的最大似然估計(jì)，然后以最大似然估計(jì)得到參數(shù)估計(jì)作為已知條件，按照共軛分布構(gòu)建四種模型的先驗(yàn)分布，采用MCMC穩(wěn)態(tài)模擬方法在馬爾科夫鏈的收斂的基礎(chǔ)之上得到參數(shù)后驗(yàn)分布；并按照偏差信息準(zhǔn)則（deviance information criterion，DIC）進(jìn)行模型比選，確定最優(yōu)模型，最后通過貝葉斯推斷得到了最優(yōu)模型的裂紋檢

5、出概率曲線、信號(hào)飽和概率、信號(hào)不足概率以及信號(hào)適中概率的95％置信區(qū)域。 3．通過定義POD（α）95％置信下限90％POD所對(duì)應(yīng)的裂紋尺寸作為初始裂紋尺寸，形成了一套完整的栓鉚接鋼橋初始裂紋尺寸的評(píng)價(jià)體系。 4．將本文建立的考慮銹蝕和油漆影響的POD模型、基于MCMC穩(wěn)態(tài)模擬以及貝葉斯分析的POD計(jì)算方法以及初始裂紋尺寸評(píng)價(jià)體系，應(yīng)用于上海市外白渡橋，合理地確定了只有銹蝕影響、只有油漆影響、銹蝕和油漆雙重影響、無(wú)銹蝕油