1. 研究目的与意义（文献综述）

钢桁架拱桥具有外形美观、用钢量较省、跨越能力较大、承载能力高等优点，已建成的钢桁架拱桥，最大跨度已经超过500m，钢桁架拱桥具有刚度大，稳定性和抗震性能好的优点。目前，钢桁架拱桥在公路、铁路及公铁两用桥中均有较多应用。长期以来，钢桁架拱桥在国内外得到了广泛的应用，随着国民经济的发展，钢桁架拱桥的发展将会越来越迅速，钢桁架拱桥理论越来越成熟，所以对钢桁架拱桥剩余寿命的研究具有很大的意义。

剩余寿命问题的研究最早可以追溯到 19 世纪初，当时随着铁路运输的发展，机车车轴的疲劳破坏成为工程上遇到的第一个疲劳问题。19 世纪五六十年代，韦勒提出了利用应力幅—寿命（S-N）曲线来描述疲劳行为的方法，并且提出了“耐久极限”的概念。1924 年J.V.Palmgren首先提出了线性累积损伤理论，这个理论在当时没有得到重视，直到 1945 年美国人M.A.Miner 在Palmgren工作的基础上重新提出：损伤与应力循环成线性关系，这即是Palmgren－Miner 线性累积损伤准则。之后 S-N 曲线和Palmgren－Miner 线性累积损伤准则便成为传统疲劳方法评估疲劳使用寿命的基础。20世纪20年代Griffith对带裂纹玻璃平板的断裂研究标志着现代断裂理论的开始，但一直没有可进行定量处理有关疲劳破坏模型的数学框架，直到1957年Irwin提出了应力强度因子来描述裂纹顶端应力奇异性的大小，此后人们一直试图采用应力强度因子来描述疲劳裂纹的扩展，1961 年 Paris 、 Gomez和Anderson 指出：疲劳裂纹在每个应力循环中的扩展量da/dN与应力强度因子幅值ΔK有关，并给出了它们之间的关系，这就是著名的 Paris公式，1968 年， Rice提出了与路径无关的J 积分，Hutchinson 、Rice 和 Rosengren 发表了 HRR 弹塑性静止裂纹尖端奇异解，这标志着弹塑性断裂力学理论开始走向成熟，基于断裂力学，发展出了损伤容限方法，目前该方法已广泛应用于航空航天、桥梁、压力容器等工程结构的安全性评估。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容

2.1.1 公路、铁路桥梁疲劳荷载谱的研究

目前国际上用于疲劳验算的荷载主要有三种形式：

3. 研究计划与安排

（1）第1-3周：阅读文献，翻译文章，撰写开题报告；

（2）第3-6周：完成基于可靠度理论的结构剩余寿命评估理论研究，包括荷载和疲劳过程的随机模拟；

（3）第6-10周：完成三维钢桁架拱桥梁结构建模，应用该模型的进行剩余寿命评估与数值模拟；

4. 参考文献（12篇以上）

[1].王新敏.ansys工程结构数值分析[m].北京：人民交通出版社,2009.

[2].张明.结构可靠度分析—方法与程序[m].北京：科学出版社,2009.

[3].张伟.结构可靠性理论与应用[m].北京：科学出版社,2009.