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钢桥疲劳强度曲线分析方法及应用

【摘要】:目前,钢桥疲劳性研究的基础是S-N曲线,S-N曲线为结构所受应力幅值与应力循环次数之间的关系。根据S-N曲线可以确定材料的疲劳性能。长安大学的陈一馨[21]对顶板-U 形肋纵向焊缝和顶板-横隔板焊缝处的构造细节进行了疲劳试验研究,扩展了英国BS5400规范的S-N曲线至高寿命区域。为了考虑车辆荷载作用下钢桥面板细节疲劳应力中的高频低幅特征,本节将在多个国家规范中对S-N曲线的定义和低应力循环处理方法展开讨论。

目前,钢桥疲劳性研究的基础是S-N曲线,S-N曲线为结构所受应力幅值与应力循环次数之间的关系。根据S-N曲线可以确定材料的疲劳性能。国内外学者通过数值模拟和模型试验等方法对S-N曲线进行了研究和改进。东南大学的邓扬等[17]根据润扬长江大桥健康监测系统采集的钢桥面板应力数据对其斜拉桥和悬索桥的钢桥面板进行了疲劳可靠度研究。中南大学的李星新[19]根据坝陵河大桥钢桥面板的应力监测数据对其构造细节疲劳性能进行了研究。厦门大学的陈志为[20]根据青马大桥应力监测数据对其进行了疲劳研究。长安大学的陈一馨[21]对顶板-U 形肋纵向焊缝和顶板-横隔板焊缝处的构造细节进行了疲劳试验研究,扩展了英国BS5400规范的S-N曲线至高寿命区域。

车辆荷载作用下钢桥面板的应力是变幅应力,若应力谱中所有应力幅值大于常幅疲劳极限(CAFL),则根据各国疲劳规范所定义的S-N曲线可精确地计算出结构的疲劳循环次数和相应的寿命,若应力谱中小于CAFL,则对结构不产生疲劳破坏。事实上,车辆荷载作用下钢桥面板的应力幅值大多数均小于CAFL,若按上述方法对疲劳寿命进行分析,则得出的结果是不安全的。为了考虑车辆荷载作用下钢桥面板细节疲劳应力中的高频低幅特征,本节将在多个国家规范中对S-N曲线的定义和低应力循环处理方法展开讨论。