桥梁钢疲劳断裂性能比较研究和统计分析

基于早年桥梁钢的常规疲劳断裂试验结果 ,比较研究了早年桥梁钢的断裂性能 ;应用概率统计方法分析了早年桥梁钢的疲劳裂纹扩展特性。结果表明 :2 0世纪 5 0年代前生产的铁路桥梁钢材断裂韧性较低 ,低温下 (0℃以下 )裂纹张开位移 (COD)值为 0 0 12～ 0 0 2 9mm ,断裂韧性 (K1C)值为 36 8～ 6 0MPa·m1/ 2 ;其钢材的疲劳裂纹扩展规律相关性较好。运用双随机变量描述了疲劳裂纹扩展过程 ,表现了真实裂纹扩展规律相对Paris公式的偏离程度。给出的疲劳裂纹扩展速率da/dN =7 78× 10 -13 (ΔK) 4 92 (m/周 )可用于现役钢桥的疲劳寿命评估和预测     

采用损伤力学-有限元法预估钢桥梁焊接构件疲劳寿命

采用损伤力学有限元全耦合方法对钢梁焊接构件的疲劳寿命进行分析,并将分析方法嵌入大型通用有限元软件ABAQUS用户接口里,便于对工程结构疲劳损伤累积过程进行分析。分别以线性米勒准则和高周疲劳损伤演化方程为疲劳损伤演化规律,对青马大桥纵向加劲桁架整体节点进行疲劳损伤全耦合分析,计算构件焊缝处的疲劳损伤演化过程并预测其相应的寿命。     

波纹腹板焊接H形钢疲劳性能试验研究

设计了4根梯形波纹腹板焊接H形钢试件,依据GB 50017-2003《钢结构设计规范》的相关规定进行疲劳性能试验,并特别考虑了GB 50278-2010 《起重设备安装工程施工及验收规范》中吊车梁安装偏差的相关规定。通过ANSYS有限元分析验证试件破坏形式的合理性。研究结果表明：对于CECS 291:2011 《波纹腹板钢结构技术规程》中推荐波形的梯形波纹腹板H形钢,其疲劳性能优于平腹板H形钢,疲劳设计中可按3类钢构件进行计算,且不考虑腹板波纹转折引起的应力集中及安装偏差等施工因素的影响。     

超低碳贝氏体高强度桥梁钢焊接试验研究

介绍超低碳贝氏体高强钢Q420qE和Q420qNH的焊接性试验结果。通过母材检验、焊接热影响区最高硬度试验、斜Y型坡口焊接裂纹试验、Z向拉伸层状撕裂敏感性试验和系列温度冲击试验等,从不同角度来评价其综合力学性能和焊接性。     

超低碳贝氏体高强度桥梁钢焊接试验研究

介绍超低碳贝氏体高强钢Q420qE和Q420qNH的焊接性试验结果.通过母材检验、焊接热影响区最高硬度试验、斜 Y 型坡口焊接裂纹试验、Z向拉伸层状撕裂敏感性试验和系列温度冲击试验等,从不同角度来评价其综合力学性能和焊接性.     

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。     

波纹钢腹板梁疲劳性能的试验研究

结合国内已建波纹钢腹板PC组合梁桥(平铁大桥)的波形尺寸,设计了4根Q345c高强钢的波纹钢腹板试验梁。试验首先对第一根梁(GA)进行四点弯曲静力试验,分析了其在竖向荷载作用下的受力特征和破坏形态;另外3根梁分别采用R=0.1,荷载下限分别为9,11,13 kN的不同条件下的疲劳试验。结果表明,由于波纹腹板的"折扇"效应,在弯矩作用下不完全满足平截面假定条件,弯矩主要由上下翼缘承受;二级焊缝条件下,试验梁波纹处焊缝能满足美国AASHTO规范B类焊接的疲劳强度,焊缝搭接位置以及构造处是该类型梁的疲劳薄弱位置之一。     

室钢桥梁用钢及其焊接技术

介绍中国桥梁用钢的发展及其变化，总结宝钢桥梁用钢及其配套焊接材料、焊接技术的开发现状，并介绍宝钢基于焊接技术开发新型桥梁用钢的理念。     

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。     

美日用于桥梁结构的高性能钢材

介绍了美国和日本桥梁用高性能钢材的发展及应用，特别介绍了日本NKK公司的一些产品。高性能钢材的开发、应用旨在使桥梁结构更加合理并降低造价，同时也节约资源。     

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.     

Q690高强钢疲劳损伤后力学性能试验研究

服役结构材料疲劳损伤后的残余力学性能对结构可靠性的评估有着至关重要的作用.为此,对Q690高强钢经不同疲劳损伤后的残余力学性能进行了试验研究.根据Q690高强钢在不同疲劳荷载作用下的疲劳寿命,设定了3级疲劳荷载和9组损伤振动次数,并将Q690高强钢试件在各疲劳荷载下进行不同次数的预损伤疲劳振动.然后,对这些具有不同疲劳...     

焊接钢桥结构细节疲劳裂纹原因及对策分析

从分析现代焊接钢桥疲劳性能的影响因素入手,分析了钢桥的疲劳设计,并探究了焊接钢桥疲劳设计的敏感部位,并依据所得探究结果提出防止疲劳问题的解决对策,为现代钢桥的安全性能提供保障。     

支管在轴向荷载作用下Q460C高强钢T型圆管节点疲劳性能试验研究

对8个支管承受轴向荷载的Q460C高强钢T型圆管相贯节点分别进行热点应力试验和疲劳试验研究,将热点应力试验结果与现有热点应力集中系数计算公式进行对比验证分析,通过疲劳性能试验观察疲劳裂纹的发展过程和疲劳破坏模式,并对比分析了CIDECT和DNV疲劳设计规范中圆管节点疲劳S-N曲线对于高强钢管节点的适用性。研究表明,疲劳裂缝首先出现在67.5°到90°附近应力集中较大的区域（鞍点附近）,然后迅速沿着相贯线向冠点处发展,并在裂缝末端产生沿主管轴向的横向裂缝。通过试验结果与已有规范的对比分析表明,CIDECT建议的S-N曲线应用于支管承受轴向荷载的Q460C高强钢圆管节点的疲劳寿命预估在某些情况下是偏于不安全的,而DNV规范的计算值过于保守,因此同样也不适合于Q460C高强钢圆管节点的疲劳性能分析。     

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。     

基于车辆荷载的锈损公路桥梁疲劳性能试验研究

采用湿盐砂锈蚀方法获得腐蚀环境钢筋混凝土劣化试件,选取与车辆荷载作用下公路桥梁实际承受的疲劳应力水平,通过8根锈蚀钢筋混凝土梁的弯曲疲劳试验,分析了锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳破坏形态及应力水平和钢筋锈蚀率对梁疲劳性能的影响规律。试验结果表明,锈蚀梁的疲劳破坏形态为主筋脆性断裂;在设计应力水平作用下,疲劳加载满足规范200万次要求;在桥梁实际应力水平作用下,未锈蚀试验梁的平均疲劳寿命较规范值减少6.71%;锈蚀较严重的试验梁疲劳寿命较规范值减少13.57%,较同应力水平的未锈蚀梁疲劳寿命减少42.54%,锈蚀对试验梁的疲劳寿命影响显著。随着疲劳循环次数的增加,锈蚀梁钢筋内部出现疲劳损伤、抗弯刚度逐渐退化,混凝土残余应变累积,裂缝演变基本符合快速增加、稳定发展、急剧变化的“三阶段”发展规律。根据试验结果,建立S-N疲劳寿命方程,提出了锈蚀钢筋混凝土梁疲劳寿命计算方法,研究结果为桥梁结构疲劳性能评估提供理论依据。     

闭口型压型钢板-混凝土组合板疲劳性能试验研究

为研究闭口型压型钢板-混凝土组合板的疲劳性能,完成14块闭口型压型钢板-混凝土组合板的疲劳试验研究。试验主要考察组合板端部栓钉布置、组合板板厚、疲劳荷载水平及组合板加载剪跨比等4个主要因素对组合板疲劳破坏模式及疲劳损伤程度的影响。试验过程中对组合板在各个关键阶段的动挠度、动滑移、压型钢板及混凝土应变、组合板残余挠度及组合板剩余承载能力等参数进行测量和分析。在试验研究基础上,根据组合板疲劳破坏形态及损伤发展情况,着重对组合板的疲劳性能进行较全面研究,初步提出组合板疲劳性能水平评估方法及组合板疲劳设计建议。试验研究结果表明,无栓钉组合板的疲劳性能明显差于带栓钉组合板,布置栓钉可大大提高组合板疲劳性能;无栓钉组合板的设计疲劳荷载上限可以取为40%的静力极限荷载,而带栓钉组合板的设计疲劳荷载上限可以取为60%的静力极限荷载。研究结果为闭口型压型钢板-混凝土组合板疲劳设计计算提供有利依据。