碳纤维布加固钢结构疲劳试验研究

钢构件疲劳损坏是钢结构破坏的主要形式之一 ,通过对拉 -拉应力状态下碳纤维布加固钢结构K形焊缝疲劳性能的试验研究与分析 ,认为在钢构件焊缝部位粘贴碳纤维能够有效降低焊趾处的应力集中 ,明显改善钢构件的疲劳性能 ,从而延长钢结构疲劳构件的使用寿命 ,具有很高的应用价值。     

高强度钢材及其焊缝脆性断裂与疲劳性能的研究进展

简单阐述了高强度钢材的优、缺点以及在国内外建筑工程和桥梁工程中的应用情况,并分析了其实际工程中存在的若干问题。总结了国内外对高强度钢材及其焊缝的脆性断裂与疲劳破坏的相关研究,引出研究高强度建筑用结构钢材及其连接焊缝的断裂韧性和疲劳性能以及影响因素变化规律的必要性,得出了如下结论:低温、焊缝缺陷、钢材厚度的增加和高频动荷载极大降低了高强度钢材的抗脆断能力及疲劳寿命;同时高强度钢材由于特殊冶金工艺而具有的力学性能和韧性加上这些外因限制了其使用范围。     

低结合强度下热轧钛-钢复合钢材高周疲劳性能研究

为研究钛-钢复合钢材的高周疲劳性能,对由2mm厚钛合金TA2和8mm厚结构钢Q355采用热轧复合工艺生产的钛-钢复合钢板进行了轴向高周疲劳试验,并通过标准拉伸试验、复合界面剪切试验得到其基本力学性能。基于试验结果,得到了钛-钢复合钢材在应力比为0.1下的疲劳S-N曲线,并与4部钢结构设计标准中针对传统结构钢材的疲劳设计曲线进行对比分析。试验结果表明：所研究的钛-钢复合钢板在拉伸试验过程中具有三阶段断裂模式;尽管剪切试验得到的复合界面结合强度较低,但其疲劳性能依然高于一般单金属结构钢材,使用现有结构钢材的疲劳设计曲线预测钛-钢复合钢材的疲劳寿命过于保守;疲劳强度与抗拉强度比值为0.7,介于钛材和钢材之间;低结合强度界面和结构钢层表面均是潜在的疲劳源,产生两种不同疲劳破坏模式。基于上述研究结果提出了适用于该类钛-钢复合钢材的S-N曲线,可为钛-钢复合钢材在结构工程领域的疲劳设计提供参考,并有利于促进其工程应用。     

《城市首桥与防洪》01/2009京津高速公路钢－混凝土组合箱梁的新设计理念

对于跨越现况主要道路（高等级公路）的跨径为30－40m的桥梁结构，从设计及拖工的便捷性考虑，采用钢－混凝土组合粱结构是适宜的。此类跨径的弯桥，采用体外预应力结构，改善了钢－混凝土连续弯桥的受力状态。同时减小了结构顶、底板钢材的用量，降低了工程造价。体外预应力在钢－混凝土组合粱结构中无论大跨径或中小跨径挢梁都应大力推广使用，其设计与施工技术日趋成熟。     

湘府路城市快速路组合钢桥面铺装方案研究

为了解决超高性能混凝土组合钢桥面铺装在城市桥梁应用的适用性问题,依托湘府路城市快速路工程,对组合桥面铺装结构计算分析,并通过单U肋静力试验和500万次疲劳试验验证.结果表明:超高性能混凝土层不仅显著改善沥青面层支撑条件,而且具有良好的抗裂性能,同时可使钢结构达到理论无限疲劳寿命.该方案具有良好的适用性,各结构层均能够满...     

高强度钢材疲劳性能研究进展

疲劳破坏是钢结构失效的主要形式,也是工程界与学术界关注的重点。在总结了国内外高强钢母材、焊缝连接和螺栓连接的疲劳性能研究现状基础上,介绍了疲劳寿命理论计算方法,结合大量试验数据分析统计了高强度钢材疲劳寿命发展规律,并基于国内外不同的疲劳设计规范对高强钢母材及连接接头的抗疲劳能力进行了评估。结果表明：随着钢材强度等级的提高,高强钢母材表现出较好的疲劳性能,规范设计曲线偏于保守,明显低估了高强钢母材的抗疲劳性能;受焊接工艺和焊接质量影响,高强钢焊缝连接的疲劳强度提高幅度较小,ANSI/AISC 360-10和EN 1993-1-9规范曲线能够较好地评估Q460D与Q690D焊缝连接的疲劳特性,并具有足够的安全储备;螺栓连接的疲劳强度受预紧力、摩擦面处理、成孔方式等众多因素影响,已有研究表明随着钢材强度的提高,疲劳强度亦有改善,ANSI/AISC 360-10和BS 7608-2014设计曲线适用于Q460螺栓连接疲劳寿命计算,具有足够安全保障,对于Q690钢螺栓连接疲劳性能评估,规范方法偏于保守。随着高强度钢材在实际工程中的应用增多,需开展大量不同等级高强钢母材和连接形式的疲劳试验,补充Q460及以上强度钢材的疲劳设计方法和细部连接构造。     

建筑结构钢材Q390GJD的焊缝连接疲劳性能试验研究

以Q390GJD钢为材料制作了磨光焊缝连接和原状处理焊缝连接的板材试件,采用高频试验机进行常规轴向拉伸疲劳试验。试验结果发现：本文试验中的Q390GJD钢焊缝连接试件的疲劳试验结果具有非常大的离散性。由钢结构设计规范得出的Q390GJD磨光焊缝连接试件在200万次下的疲劳强度比根据试验拟合曲线计算出的值要小。Q390GJD焊缝连接试件由于焊缝的处理不同,疲劳强度有很大差异。     

寒区高强热机械控轧钢焊缝评估

试验内容包括微观结构观测,采用夏比冲击试验评估高强热机械控轧(TMCP)钢(SM570-TMC)焊缝在寒区的适用性。利用传统结构钢(SM490B)焊缝进行对比试验。采用标准V形缺口夏比试样,在动力荷载下进行试验。推导焊缝金属、HAZ(热影响区)和基底金属的操作温度,通过吸收的能量、冲击试验要求和微观结构评估其对寒区的适应能力。试验结果显示:与SM490B焊缝相比,SM570-TMC焊缝的基底金属低温下具有较高的冲击韧性,而HAZ和焊缝金属的冲击韧性远低于基底金属,且其操作温度与SM490B焊缝相似。结果表明:在寒区应用TMCP钢焊缝时,应选择合适的焊接工艺以保证低温下HAZ的冲击韧性,并采用适当的焊条,而这也是未来研究工作的目标。     

高性能结构钢材与钢结构体系研究与应用

城乡建设领域的绿色发展和"十四五规划"对高性能结构材料、结构构件及结构体系的低碳、节能、环保提出了更高要求.对高性能结构钢材(包括高强钢、耐候钢、耐火钢、抗震耐蚀耐火钢)的基本特征和高温力学特性进行了分类和梳理,对高性能钢材基本构件及其连接的高温承载性能研究现状进行了总结和分析,对基于高性能钢材的建筑和桥梁结构体系发展趋势和应用前景进行了展望,对基于高性能钢材的组合结构体系研究提出了相关建议.     

高强度钢材Q460C及其焊缝的疲劳性能试验研究

主要针对高强度钢材及其焊缝连接的疲劳性能进行研究。通过对Q460C母材及其焊缝连接进行的一系列常规轴向拉伸疲劳试验,测出同一类疲劳试件的S-N曲线。试验结果表明,该批次的Q460C母材及焊缝连接的抗疲劳破坏性能对荷载初值较敏感且试验结果离散性较大;200万次循环荷载下Q460C母材及焊缝连接的疲劳强度均大于《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)公式的计算值;Q460C母材焊缝连接的疲劳强度因焊缝的构造细节不同并没有太大差异。由于钢材的生产及焊接工艺种类较多,仅对该种高强度钢材及焊缝连接的疲劳性能进行了分析和比较,对于其他种类的钢材及焊缝连接的疲劳性能还有待进一步的研究。     

轨道交通新型正交异性钢桥面板局部应力分析

正交异性钢桥面板的受力问题很复杂,国内外学者对其研究主要以公路桥为主,少数为铁路桥.由于轨道车辆轴重大,冲击力强,轨道交通桥梁正交异性钢桥面板结构的受力行为与公路桥梁存在差异,现行的钢结构规范有关疲劳方面内容并不能够完全适用于公轨两用桥或轨道专用桥.本文建立了某桥正交异性钢桥面板模型,对其疲劳焊缝位置进行了受力分析,研...     

提高高速铁路钢桥主要焊缝疲劳寿命的工艺措施——高频超声冲击技术

新建甬(宁波)-台(州)-温(州)双线I级铁路雁荡山特大桥主桥采用(2×90)m叠合拱钢箱梁全焊接结构。在制作过程中,为解决叠合拱钢箱梁梁拱结合部因焊缝集中而形成焊接残余应力集中的消除问题,引入并使用了高频超声冲击技术。论述高频超声冲击技术原理及该技术在提高高速铁路全焊接钢桥重要部位焊缝疲劳寿命上的明显效果。     

钢材强度对钢桥面板焊缝疲劳强度的影响

针对钢桥面板顶板与U肋构造细节,通过振动疲劳试验机开展20个试件的弯曲疲劳试验,研究钢材强度对连接焊缝疲劳强度的影响,同时采用名义应力法与热点应力法,结合我国JTG D64—2015、日本JSSC颁布的《道路钢桥设计指南》、国际焊接协会IIW document XIII-1965-03/XV-1127-03给出的S-N曲线,对试验结果的疲劳强度进行评定。研究表明:随着钢材强度的提高,疲劳寿命略有缩短,裂纹扩展寿命的缩短幅度大于萌生寿命;高强钢的疲劳强度与传统钢材总体相当,97.7%存活率下Q345q D试件与Q420q D试件的疲劳强度相差在10%以内;基于热点应力法评估顶板与U肋细节时,建议采用75 MPa强度等级疲劳曲线。     

钢铝组合截面框在工程成本控制及结构安全方面的优势

本文介绍了钢铝组合结构幕墙的设计理念。巧妙地运用钢材和铝材各自材料的优势,即钢材主要利用其力学性能,铝材主要应用其装饰功能,通过一定的力学分析,得出钢铝组合设计的关键要点,在力学计算和防腐要求都能满足的条件下,钢铝结合幕墙的经济优势是相当明显的。同时钢型材在大跨度及高温状态下材料抗拉强度大的特点,保证了在大风压及火灾发生时幕墙结构不至于过早的脱落。     

钢-混凝土组合梁收缩徐变行为分析研究

钢-混凝土组合结构充分利用了钢材和混凝土的优点,被成功应用于许多高层建筑及大跨桥梁中。由于混凝土的收缩徐变,将引起结构内力和应力的重分布。对于组合结构而言,钢梁与混凝土板通过剪力连接键连接,其收缩徐变行为十分复杂。文章以钢-混凝土组合简支梁为研究对象,通过运用有限元分析软件Midas/Civil对组合梁的收缩效应和徐变效应进行分析,并通过对比分析结果得出结论。     

钢-混凝土组合结构桥梁研究新进展

钢-混凝土组合结构桥梁近年来在我国得到了迅速的发展。在传统桥梁结构形式的基础上,发展多种新型组合结构桥梁形式,拓宽组合结构桥梁的应用领域。介绍近年来在钢-混凝土组合结构桥梁方面的最新研究进展,内容包括波形钢腹板组合梁桥、槽型钢-混凝土组合梁桥、钢-混凝土组合刚构桥、双重组合作用连续组合梁桥和大跨斜拉桥组合桥面系。通过对传统结构形式的改进和发展,可充分发挥组合结构桥梁的综合优势,研究结果表明,钢-混凝土组合结构桥梁具有广阔的推广应用前景。     

大直径组合风电塔柱受力性能研究

针对15 MW级大功率海上风力发电设施，提出双层钢壳内填充混凝土的组合风电塔柱结构。为明确该组合塔柱设计方案的合理性，通过实体-板壳有限元分析和理论计算，对比组合塔柱及钢塔柱的受力性能。研究结果显示，相比于以往大直径钢塔柱，依据横截面抗弯能力等效而设计的组合塔柱可使塔柱外径降低约15%，最大钢塔壁厚度降低约50%。组合塔柱填充混凝土为钢塔壁提供侧向约束而避免钢塔柱局部屈曲，使得组合塔柱不利节段的抗压承载力提高32%～45%。组合塔柱提高截面抗弯模量而使钢塔壁最大活载弯曲应力减小约13%，有利于减小该风电塔柱的风载疲劳效应。双层钢壳与混凝土组合塔柱可改善独柱式风电塔柱的受力性能，降低加工及吊装难度，节约钢材用量，可供大功率风电塔柱设计参考。     

正交异性钢桥面板顶板竖向加劲肋焊接接头疲劳性能试验研究

正交异性钢桥面板的疲劳问题是目前研究的主要热点之一。该文针对国内钢桥面板顶板竖向加劲肋焊接接头的构造细节,通过振动型疲劳试验机开展了18个试件的弯曲疲劳试验,研究了普通角焊缝和熔透角焊缝在不同加载应力幅下的疲劳性能,分析了焊接接头的应力集中系数,并与有限元分析结果进行了对比,得到了普通角焊缝和熔透角焊缝焊接接头疲劳寿命大小;同时采用BS5400、JSSC、Eurocode 3以及我国钢结构设计规范（GB 50017—2003）规定的S-N曲线对试验结果的疲劳强度进行了评定。研究表明：钢桥面板竖向加劲肋焊接接头熔透角焊缝的疲劳性能总体上优于普通角焊缝,对我国钢桥面板竖向加劲肋焊接接头的开裂前的疲劳性能建议采用BS5400-F2的S-N曲线（35MPa）进行设计和评价;并且两者焊接接头的应力集中系数约为2.4左右,其中熔透角焊缝受到焊接工艺的影响其应力集中系数较大,须在焊接后对其进行焊趾表面处理,以进一步提高疲劳性能。     

考虑钢材锈蚀的桥梁焊接节点概率疲劳寿命评估

由于循环外荷载和腐蚀性环境的共同作用,近海桥梁结构易受疲劳破坏.本文提出了一种考虑钢材锈蚀的桥梁结构改进疲劳可靠度评估模型,并基于青马大桥长期结构健康监测数据对其典型焊接节点的概率疲劳寿命进行了评估.通过建立有效截面衰减模型和材料疲劳性能退化函数,利用Miner损伤累积准则的连续概率函数表达式,提出了考虑钢材锈蚀的疲劳可靠度解析模型.同时考虑交通载荷(包括汽车载荷和火车载荷)和台风影响,通过统计分析长期应变监测数据建立了标准日应力谱.采用有限混合分布方法及基于遗传算法的混合参数估计算法,得到了标准日应力谱多模态有限混合分布函数.比较分析了考虑和未考虑钢材锈蚀的焊接节点疲劳寿命失效概率和可靠度指标,研究结果表明钢材锈蚀因素对桥梁焊接节点的疲劳可靠度评估结果有较大影响.     

基于栓钉剪坏叠合板组合梁疲劳性能试验研究

钢-混凝土组合梁在桥梁结构和吊车梁应用中的疲劳问题引起了人们的重视。通过对叠合板组合梁进行等幅荷载作用下的疲劳试验,对发生相同疲劳破坏形态的组合梁疲劳寿命采用双对数模型进行数据拟合,得到了发生栓钉剪坏疲劳破坏的叠合板组合梁的S-N曲线。结果表明：与欧洲钢结构协会(ECCS)规定十分接近,可用于组合桥梁的设计;叠合板组合梁与现浇板组合梁表现出了几乎相同的疲劳性能。