变幅荷载下钢桥疲劳裂纹扩展规律及长度预测方法研究

为探明变幅荷载对钢桥疲劳裂纹扩展的影响，该文以钢桥面板顶板-竖向加劲肋为构造细节，开展了9组常/变幅疲劳试验，对比分析常/变幅荷载下疲劳裂纹扩展行为，探讨载荷次序、过载比、高/低载循环次数对疲劳扩展行为的影响。在此基础上，采用Kujawski扩展模型对常/变幅疲劳扩展规律进行预测分析，并建议复杂变幅荷载下疲劳裂纹扩展的预测方法。结果表明，变幅荷载下的裂纹扩展存在迟滞和加速行为，其中由高应力幅变为低应力幅时会产生明显的扩展迟滞现象，并且过载比越大、高载循环次数越多，所产生的迟滞现象越明显。变幅荷载下各应力幅加载阶段的扩展速率与对应常幅扩展速率较为接近，可以将复杂变幅荷载下的疲劳裂纹扩展近似等效为多段常幅裂纹扩展，并利用Kujawski扩展模型实现对实际疲劳裂纹扩展长度的初步预测。现场测试及跟踪结果也验证了该文所提出裂纹长度预测方法的合理性。