国产海上平台钢 E36-Z35焊接接头腐蚀疲劳的试验研究

本文对国产海上平台钢 E36 Z35板状焊接接头试件进行了常幅疲劳弯曲试验,结果表明在海水中自由腐蚀的平均疲劳寿命,约为空气中的1/2～1/3;只要寿命不很短,在阴极保护下,其寿命将大于海水中的自由腐蚀疲劳寿命,而且在低应力长寿命范围内,可以达到甚至超过空气中的疲劳寿命。试验表明,板厚增加,其疲劳强度将明显降低,根据试验数据,本文提出了厚度对疲劳强度和寿命的修正公式。试验得到的初步结论是,国产海上平台钢 E36-Z35,按我国焊接工艺规程制作的焊接接头,要比国外平台钢BS 4360、Grade 50D 的焊接接头好。此外,本文还讨论了应力比和加载频率对接头疲劳寿命的影响。     

Q690D高强钢螺栓连接疲劳性能试验研究

为探究Q690D高强度钢材螺栓连接的疲劳性能,对Q690D高强钢母材、有孔板和螺栓连接三组试件进行疲劳试验,拟合了S-N设计曲线,并与现行规范进行比较,对其疲劳特性及疲劳寿命给予评价。试验结果表明：Q690D高强钢母材、有孔板、螺栓连接疲劳极限比GB50017理论计算值分别提高了170%、76.02%、47.76%,比AISC360理论计算值分别提高了200%、131.77%、70.49%,说明Q690D高强钢螺栓连接具有较高的抗疲劳能力。讨论了应力集中与螺栓预紧力对试件疲劳强度的影响,应力集中系数越大,疲劳强度越小,螺栓预紧力能缓和应力集中程度,可间接提高疲劳寿命。基于零塑性累积应变率假设得到了疲劳损伤公式,应力集中在一定程度上可以反应损伤发展,损伤曲线可以解释疲劳破坏机理。     

Q690D高强钢焊缝连接疲劳性能试验研究

文中对Q690D高强度钢材及其焊缝连接的疲劳性能进行试验研究,讨论Q690D母材、对接接头、十字接头三种连接形式的疲劳极限;拟合了S-N设计曲线,并与现行规范进行比较,对其疲劳特性及疲劳寿命给予评价。试验结果表明：Q690D母材与普通钢材相比表现出较高的疲劳抗力;GB50017设计曲线能较好评估循环次数大于30万对接接头的疲劳寿命,且具有足够安全储备;十字接头S-N设计曲线与AISC360规定的疲劳设计曲线吻合较好。采用电镜扫描分析不同阶段断口的微观形貌特征,并基于零塑性累积应变率假设得到疲劳损伤公式,讨论焊接缺陷对试件疲劳损伤的影响。断口形貌可以反映试件的疲劳损伤发展过程,损伤曲线又很好地解释了断口的形成机理。     

Q460D高强钢及其螺栓连接疲劳性能试验研究

为研究Q460D高强度钢材螺栓连接的疲劳性能,对Q460D高强钢母材、有孔板和螺栓连接3组试件进行了疲劳试验,拟合了Smax-N曲线,并与采用我国规范GB 50017—2003和美国规范ANSI/AISC 360-10相关公式的计算结果进行了分析对比。结果表明:疲劳试验数据总体较离散,但均在95%置信区间内,拟合的Smax-N曲线能反映不同应力幅下试件的疲劳寿命,具有较高可靠度;由于Q460D钢材硬度大,塑性变形能力较差,对缺陷比较敏感;有孔板和螺栓连接试件的应力集中系数均在2以上。其中母材、有孔板的疲劳极限应力试验值分别是采用GB 50017—2003相关公式的计算结果的2.01、1.45倍,是ANSI/AISC 360-10相关公式的计算结果的2.32、1.91倍;螺栓连接试件的疲劳极限应力试验值略低于GB50017—2003相关公式计算值,是ANSI/AISC 360-10的1.07倍,表明ANSI/AISC 360-10的相关公式更适用于Q460D高强钢螺栓连接疲劳性能的评估。     

Q460D高强钢及其焊缝连接疲劳性能试验研究

在疲劳荷载作用下钢结构焊缝区易发生疲劳断裂,通过Q460D高强钢及其焊缝连接的疲劳性能试验研究,结合试验数据,拟合了Smax-N曲线预测其疲劳寿命,根据疲劳损伤理论分析了疲劳破坏程度,并通过断口形貌揭示了疲劳裂纹扩展规律。研究结果表明：Q460D母材具有较高的疲劳抗力;对接焊缝接头Smax-N的95%保证率曲线与ANSI/AISC 360-10的疲劳设计曲线吻合较好;GB 50017—2003的设计曲线能较好预估循环次数大于40万次以上十字接头的疲劳寿命。损伤指标能够较好地表征疲劳破坏过程中构件内部状态的变化,缺口系数越大,损伤发展越快。瞬断前裂纹扩展规律与损伤发展一致,随着损伤发展疲劳条带间距逐渐变大。     

耐候钢腐蚀后的疲劳研究

耐候钢耐候性能良好,结构中使用还能减少涂装与维护费用。裸露使用的耐候钢,表面带锈的同时还可能承受疲劳荷载。总结了耐候钢腐蚀后疲劳性能的研究进展,包括试件形式、疲劳破坏模式和试验研究及其成果,介绍了考虑腐蚀等因素后耐候钢疲劳模型等研究成果。     

钢筋混凝土梁腐蚀疲劳的试验研究

本文进行了钢筋混凝土梁在空气环境、淡水环境和盐水环境中的疲劳试验,研究了反复荷载下三种环境中梁的变形发展过程和疲劳寿命。结果表明,在环境和反复荷载的共同作用下,钢筋混凝土梁的挠度-荷载循环次数曲线具有明显的三阶段特征,反映了梁中钢筋裂缝萌生、稳定扩展和不稳定扩展,但曲线的斜率不同,盐水中的最大,淡水中的次之,空气中的最小,说明盐水中的梁损伤最快,淡水中的中等,空气中的最慢。试验同时表明,盐水中梁的疲劳寿命最短,淡水中的中等,空气中的最长,这是不同环境中梁损伤速度不同的结果。本文还根据试验结果给出了三种环境下不同荷载循环次数时钢筋混凝土梁挠度的公式及S-N方程。     

模拟酸雨大气环境下Q420B高强钢角钢的腐蚀疲劳性能试验研究

目前,高强钢在建筑结构中逐渐得到广泛应用,而其耐候性和疲劳性能对结构安全影响较大。对于长期暴露在野外大气环境中的结构,如输电铁塔,因长期受风致振动和大气环境中酸雨腐蚀的耦合作用,易发生腐蚀疲劳破坏甚至倒塌,所以研究酸雨大气环境下高强钢(如输电塔常用钢Q420B)的腐蚀疲劳性能具有重要意义。为此,对43根Q420B等边角钢在模拟酸雨大气作用下的腐蚀疲劳性能进行了研究,并基于简化的单点-似然法及单点-成组法拟合了其应力-疲劳寿命(Δσ-N)曲线和不同保证率p下的p-Δσ-N曲面。研究结果表明:酸雨大气环境缩短了Q420B角钢在中低荷载水平下对应的中长期疲劳寿命,而对高荷载水平下对应的短期疲劳寿命影响不大;环境因素对角钢的腐蚀疲劳性能有显著的影响,在模拟试验中,腐蚀液的pH值越低,间隔喷雾时间越长,相同荷载下角钢的腐蚀疲劳寿命越短。     

正交异性钢桥面板疲劳控制技术研究

<正>交异性钢桥面板的疲劳问题一直困扰着桥梁建设者,多年来,桥梁的建设方、设计、研究单位及高校、钢桥制造厂都在努力研究解决这一难题。结合正交异性钢桥面板的常见病害、研究进展,在分析的基础上提出病害预防措施及应该注意的一些问题。     

钢筋混凝土结构腐蚀疲劳研究现状与发展

针对钢筋混凝土结构在腐蚀环境下承受疲劳荷载发生腐蚀疲劳的现象,分析介绍了近几年钢筋混凝土腐蚀疲劳的研究现状,并提出了进一步需要研究的问题,以避免或减慢腐蚀疲劳的破坏。     

拱桥吊杆腐蚀疲劳可靠性评估方法研究

吊杆在外界腐蚀介质的侵蚀作用下疲劳抗力会明显下降。为提出考虑环境侵蚀作用下拱桥吊杆的疲劳可靠性评估方法,论文以四川省宜宾市某中承式拱桥为工程背景,基于车辆荷载和吊杆索力监测数据及更换的锈蚀吊杆的数据信息,建立了既有桥梁锈蚀后吊杆构件的疲劳抗力和荷载效应概率模型,并建立了考虑环境侵蚀作用下吊杆的疲劳可靠性功能函数。研究表明:短吊杆的疲劳可靠度指标小于长吊杆,考虑锈蚀作用时吊杆的疲劳寿命显著下降。     

腐蚀作用下钢箱梁疲劳寿命预测研究

实际运营的钢箱梁不可避免地受到环境腐蚀和疲劳荷载作用,甚至两者作用是同时发生的或是耦合作用的。对钢箱梁的相关疲劳性能的研究中,均未考虑腐蚀环境对钢箱梁疲劳性能的影响。本文以节段式钢箱梁构造为代表,设计出相应的试件。试验研究表明,试件的顶板与U肋焊接区域的各个测点应变变化较大,该区域更容易发生腐蚀疲劳破坏,经过腐蚀后的试件更容易破坏,尤其是经过3%Na Cl腐蚀液腐蚀的试件。试验研究结论可供钢箱梁设计与工程钢箱梁管理参考。     

直流绝缘子钢脚腐蚀的研究

高压输电线路中绝缘子在恶劣环境条件下，绝缘子钢脚经长期使用后会受到不同程度的腐蚀，在直流正极性电压下更为严重。本文对钢脚的腐蚀机理进行了研究，提出相应的防护措施，通过分析得出使用牺性电极是最简单、最有效的防腐蚀措施。     

正交异性钢桥面横梁疲劳性能研究

为研究正交异性钢桥面横梁的疲劳性能,以某钢桁梁柔性拱铁路桥为背景,设计制作了2个正交异性钢桥面横梁足尺模型试件,试件材料、构造细节和制作工艺等与实桥一致,2个足尺模型试件进行静载和高周疲劳承载试验,并与钢桥面试件的有限元计算结果进行对比分析。研究结果表明:横梁腹板两个不同半径的切口圆弧相交处为疲劳裂纹易发处,试件1在此处产生了疲劳裂纹;横梁腹板切口处的裂纹对局部区域有一定影响,但对钢桥面试件的整体刚度和钢桥面横向受力性能影响不大;试件1和试件2的疲劳试验结果显示:横梁腹板切口处应力循环200万次时的疲劳强度都超过71 MPa,建议该类铁路钢桥面疲劳设计可采用Eurocode3规范规定的71级。     

腐蚀预应力钢绞线疲劳寿命概率模型

考虑腐蚀程度对钢绞线SN曲线斜率及指定应力幅下特征疲劳寿命的影响,将腐蚀程度作为协变量引入表征疲劳寿命的三参数Weibull模型,将疲劳寿命、应力幅及腐蚀程度统一在概率模型中,构建可以定量评价腐蚀影响的钢绞线疲劳寿命多参数Weibull模型。根据模型的物理含义给出参数取值的限制条件,推导模型参数的极大似然估计算法,进一步采用腐蚀钢绞线疲劳试验数据构建具有概率保证率的疲劳寿命随腐蚀程度与应力幅变化的空间曲面。研究表明：该多参数Weibull模型能够较好地评价腐蚀程度对钢绞线疲劳寿命的定量影响,钢绞线疲劳寿命随着腐蚀程度的增加而迅速减小,相对于应力幅而言腐蚀程度对钢绞线疲劳寿命的影响更显著。低应力幅条件下钢绞线疲劳寿命随腐蚀程度增大而降低更多,低应力幅时疲劳寿命对腐蚀更敏感。随着腐蚀程度的增加,指定疲劳寿命下的许用应力幅迅速降低。该多参数Weibull模型可为在役预应力混凝土结构疲劳性能评定提供理论依据。     

正交异性钢桥面板的疲劳研究综述

正交异性钢桥面板是国内外大中跨径桥梁普遍采用的桥面结构形式,由于直接承受车轮荷载的反复作用,疲劳问题非常突出。详细阐述正交异性钢桥面板细节构造的疲劳研究概况和相关结论,简述钢桥面板的疲劳评估方法,并对正交异性钢桥面板的疲劳研究进行展望和建议。     

钢桥面板疲劳病害模糊综合评定方法研究

针对我国钢箱梁疲劳损伤问题,展开评价方法的研究,将模糊综合评定法应用于钢箱梁疲劳病害的评定。在现有疲劳评价方法分析基础上,结合钢箱梁疲劳病害多因素影响特点,建立钢箱梁疲劳病害评定指标体系,包括疲劳裂纹长度、裂纹增长速率、疲劳位置腐蚀程度、疲劳构造细节受力情况以及桥梁的在役时间。针对每个指标,通过工程实测数据及理论分析,划分5个等级并给出了相应分值。运用模糊数学理论和层次分析法,建立模糊综合评定模型,并通过实例评定,为钢桥面板疲劳病害的安全评估提供了计算步骤和过程。     

低屈服点钢低周疲劳性能研究

近年来,低屈服点钢因其优越的耗能能力而广泛应用于结构抗震中。为了对国产低屈服点钢的低周疲劳性能进行研究,本文对牌号为LY100、LY160及LY225的低屈服点钢进行了大塑性变形下的低周疲劳试验,试验采用应变控制的等幅循环加载,分析了其破坏现象、循环应力响应特征、循环骨架曲线、滞回曲线特点等性能,并基于不同的模型对其低周疲劳寿命进行了预测。结果表明：国产低屈服点钢具有良好的抗低周疲劳能力;Ramberg-Osgood模型可以很好地拟合钢材循环应力-应变曲线;Manson-Coffin模型及Kuroda模型均可有效拟合低屈服点钢的低周疲劳寿命曲线,其中Manson-Coffin模型的拟合精度较好,而Kuroda模型更适用于大应变下疲劳寿命预测。     

钢吊车梁上部区域疲劳性能的研究

为了求得工业厂房重级工作制焊接钢吊车梁上部区域疲劳应力控制式,本文通过静力试验,研究了移动荷载下梁颈部处腹板局部应力的变化规律,提出了合理的应力分量计算式;通过疲劳试验,研究了梁上部区域应变偏移的特点,认为水平交变剪应力是吊车梁上部区域疲劳开裂的一项主要参数。本文结合文献的疲劳试验结果,通过回归分析,得到了疲劳破坏Δσ—N 曲线,从而提出了重级工作制焊接钢吊车梁上部区域疲劳应力控制式。经对实际吊车梁疲劳验算,符合程度较好。     

正交异性钢桥面板疲劳问题的研究

疲劳将会使钢桥的使用寿命大大缩短,因而在设计、制造、架设及后期维护中需要时刻关注钢桥在细部构造中可能出现的疲劳问题。采用ANSYS大型通用有限元软件对钢箱梁正交异性钢桥面板进行了数值模拟,研究了横隔板与U肋焊缝交叉处的应力状态。结果表明:横隔板厚度对应力的影响显著,对疲劳裂纹的产生也有较大的影响。