【摘 要】
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我国钢桥规范采用的是名义应力法评估钢桥疲劳寿命。然而,由于名义应力法无法考虑应力集中且对于复杂结构难以计算等缺点,其应用有较大的局限性。因此,为解决这些问题,国内外的学者对钢结构焊接疲劳问题进行了大量的研究,提出了一种新的疲劳性能评估方法——等效结构应力法,由于其网格不敏感性及考虑焊缝几何形状的影响,广泛应用于不同的行业的各类结构。因此为将等效结构应力法的评估优势应用于中国钢桥规范,与规范中的评估
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我国钢桥规范采用的是名义应力法评估钢桥疲劳寿命。然而,由于名义应力法无法考虑应力集中且对于复杂结构难以计算等缺点,其应用有较大的局限性。因此,为解决这些问题,国内外的学者对钢结构焊接疲劳问题进行了大量的研究,提出了一种新的疲劳性能评估方法——等效结构应力法,由于其网格不敏感性及考虑焊缝几何形状的影响,广泛应用于不同的行业的各类结构。因此为将等效结构应力法的评估优势应用于中国钢桥规范,与规范中的评估方法对接。本文对中国钢桥规范中的焊接疲劳细节分析,探究名义应力与等效结构应力的转换方法,并将中国钢桥规范中的名义应力S-N曲线转换为等效结构应力S-N曲线。采用等效结构应力法分析了熔透率、板厚和焊脚尺寸对承载十字焊缝和T形焊缝疲劳性能的影响,将承载十字焊缝名义应力S-N曲线等效转换成为了等效结构应力S-N曲线。结果表明:对于承载十字焊缝和T形焊缝,影响其疲劳性能的主要因素为熔透率、板厚和焊脚尺寸,当焊脚尺寸与承载板厚比值超过一定范围时,焊趾失效和焊根失效两种模式可以相互转换;且对于不同细节类别的承载十字焊缝,均可采用一条等效结构应力S-N曲线进行评估。采用等效结构应力法分析了焊缝余高、板厚和对接坡度等因素对接焊缝的疲劳性能进行分析。结果表明:焊缝余高与板厚为对接焊缝焊趾疲劳性能最主要的影响因素,且不同结构形式的对接焊缝其影响因素也有所增加;并在此基础上转换了等厚板对接焊缝的等效结构应力S-N曲线,对于不等厚(宽)板对接焊缝及全截面轧制对接焊缝,由于其分类只考虑了焊缝余高的影响,未根据结构形式考虑对接坡度和过焊孔等因素的影响,采用同等级的等厚板对接焊缝等效结构应力S-N曲线评估误差较大,因此分类并不合理。采用等效结构应力法对纵向附连件与加劲肋和横向附连件与加劲肋的影响因素进行分析,并将纵向附连件与加劲肋的名义应力S-N曲线等效转换成为了等效结构应力S-N曲线。结果表明:纵向附连件主要影响因素除了熔透率、板厚及焊脚尺寸外,附连件长度为主要影响因素;并在此基础上转换了纵向附连件的等效结构应力S-N曲线,而横向附连件的影响因素和承载十字焊缝一致,承载十字焊缝和承载T形焊缝的焊缝是主要传力部位,而对于横向附连件与加劲肋(非承载焊缝),焊缝不承受主要荷载。因此在相同应力情况下,承载焊缝焊趾的结构应力均比非承载焊趾的要大。
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