公路钢结构桥梁的疲劳设计研究.pdf

上传者：姜西羚
|
上传时间：2015-05-05
|
密次下载

公路钢结构桥梁的疲劳设计研究.pdf

　文章编号: 0451- 0712 (2007) 10- 0017- 04　　　　中图分类号: U 442151　　　　文献标识码: B
公路钢结构桥梁的疲劳设计研究
王　斐
1
, 赵君黎
2
, 雷俊卿
1
(11 北京交通大学土木建筑工程学院　北京市　100044; 21 中交公路规划设计院　北京市　100010)
摘　要: 在总结疲劳设计方法的基础上, 将当前主要的钢结构桥梁设计规范的疲劳设计部分进行了对比, 可
作为钢结构桥梁疲劳设计、研究的参考, 也为我国交通行业钢结构桥梁规范的制订提供借鉴。
关键词: 公路钢结构桥梁; 疲劳设计; 规范修订
　　和承载力和稳定性一样, 疲劳是影响钢结构耐久
性的主要因素之一。由于构造细节不合理, 在重复重载
交通、风或是地震等交变荷载的作用下, 钢结构由此产
生疲劳裂纹, 疲劳裂纹不断开裂, 直至影响钢桥的使
用, 甚至断裂破坏。为了避免钢结构桥梁发生疲劳破
坏, 必须在设计阶段就对疲劳问题进行细致的考虑。
近年来, 钢结构桥梁在我国公路桥梁中得到了
越来越多的应用。一方面, 钢结构桥梁的疲劳问题日
趋突出; 另一方面, 我国公路钢桥规范与英、美等国
钢桥规范相比, 在疲劳设计方面规定比较简单。因
此, 在总结我国桥梁疲劳设计经验的同时, 应参考一
些国外规范, 总结出适合我国交通行业的疲劳设计
的有效方法。本文在总结当前疲劳设计方法的基础
上, 对当前主要的钢结构桥梁设计规范的疲劳设计
部分进行了对比, 可作为钢结构桥梁疲劳设计、研究
的参考。
1　钢结构桥梁疲劳特征的影响因素
影响钢结构桥梁疲劳的因素有很多, 归纳起来
主要有以下3 种。
(1) 结构的材料特性。
与疲劳有关的结构的材料特性主要有: 钢材的
性能、构件尺寸、结构的表面状况。需要注意的是结
构的疲劳性能随钢材强度的提高仅有微弱增加的趋
势, 所以由疲劳强度所控制的构件, 采用强度较高的
钢材是不经济的。一般说来, 构件的尺寸增加时疲劳
强度降低。疲劳裂缝源通常萌生于结构的表面, 这主
要是因为结构外表面的应力水平往往也最高, 外表
面的缺陷往往也最多和表面层材料的约束小, 使得
滑移带最易开动。
(2) 结构构造。
结构构造主要包括桥梁的结构形式、构件的连
接形式和构造细节。结构的制造和焊接工艺以及焊
后处理工艺都对结构的初始应力分布和固有缺陷有
较大的影响。
(3) 结构的外部因素。
影响结构疲劳的因素主要有结构所处的环境以
及外界荷载作用产生的应力幅值和循环次数。据已
有的试验结果表明, 焊接构件的疲劳强度主要与应
力幅值有关, 可不考虑平均应力的影响。对非焊接构
件的拉- 拉构件, 疲劳强度与应力幅值有关, 不考虑
平均应力的影响, 而拉- 压构件的疲劳强度与应力
比和最大应力有关。
2　钢桥的疲劳设计方法
对结构进行疲劳分析和按疲劳观点进行设计,
是防止桥梁结构发生疲劳破坏的重要环节。主要的
疲劳设计方法有以下3 种。
(1) 无限寿命设计。
无限寿命设计是最早的疲劳设计方法, 它要求
结构的设计应力低于其疲劳极限值, 从而具有无限
寿命。对于变幅循环应力, 即随时间变化的不稳定交
变应力状态, 可按最大应力幅小于构件的等效等幅
疲劳极限强度的条件进行设计。
无限寿命设计作为一种简化的设计方法, 往往
使设计的构件过于笨重。为了充分利用材料的承载
收稿日期: 2007- 04- 20
　公路　2007 年10 月　第10 期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　H IGHWAY　Oct12007　No110　

教育资源为主的文档平台

文档分类