正交异性桥面板 - 图文(10)

2019-08-01 23:08

1980),特别指明没有包含正交异性钢桥面板的疲劳。在近几年研究的基础上,欧洲制定了新的疲劳设计规范(Eurocode 3: Part 1.9 ),增加了正交异性钢桥面板的疲劳规定。

2)焊接连接的疲劳

实际结构没有承受绝对静荷载的,一般均为变化的荷载,均可以视为疲劳荷载。如果在设计中没有被重视,那么在荷载作用几百万次后,将会发生疲劳事故。焊接连接易引起截面应力变化,形成疲劳的根源,另外焊缝和母材之间的焊缝表面突变,也会影响连接的疲劳性能。

另外焊缝的几何形状也会影响疲劳寿命,比如焊趾处微小的侵蚀缺陷,在未焊接的构件中,大部分疲劳寿命在裂纹产生期,小部分在裂纹扩展期;在焊接构件中,大部分疲劳寿命在裂纹扩展期。

(a) 应力集中对疲劳寿命的影响(Maddox,1991) (b) 钢材强度对疲劳寿命的影响(Gumey, 1979)

图4.5-1 应力集中和钢材强度对疲劳寿命的影响

Maddox(1991)表明,高强度材料可以增大疲劳寿命,但是如果有缺陷,强度对疲劳寿命影响较小图4.5-1b。因为裂缝的扩展由杨氏模量决定,不是依赖于抗拉强度。合金和热处理可以增大材料强度但不影响杨氏模量,因此不影响裂纹扩展率,因此焊接疲劳寿命大部分在裂缝的扩展期,因此材料强度增大不会影响焊接连接的疲劳寿命。

即使应力幅完全受压,没有出现波动的拉应力,也会产生疲劳裂纹,主要时焊接残余应力使得结构发生疲劳失效。见图4.5-2,不管所受的应力如何,焊接连接的有效应力幅达到了残余应力水平。因此降低焊接残余应力可以增大焊接连接的疲劳寿命。

个人简历

图4.5-2 三种应力循环示意

5.5.3 欧洲规范3有关疲劳强度规定

1) 疲劳曲线

名义应力的疲劳强度可以用一系列的S-N曲线表示,分别对应与不同的疲劳细节,正应力

??c和剪应力

?Tc在2×106的循环下的疲劳强度参考值见图4.5-3、4.5-4,

斜率m分别是3和5。

图4.5-3 欧洲规范3(EN1993-1-9,2005) 正应力疲劳强度曲线

图4.5-4 欧洲规范3(EN1993-1-9,2005) 剪应力疲劳强度曲线

由图4.5-3常幅名义应力,疲劳强度可以得到下式:

mm??RNR???R?2?106,当N≤5×106时,m=3,见图4.5-3。在循环次数为5×106

时的常幅疲劳极限应力幅

??D??D?(2/5)1/3??C?0.737??C??C为,-为循环次数为

2×106时的常幅疲劳极限应力幅。相应的疲劳强度曲线为:

mm??RNR???R?2?106当N?5?106时,m=3 mm??RNR???R?5?106当5?106?N?108时,m=5

某些细节的试验数据不一定恰好符合图4.5-3的疲劳曲线,为确保安全,这些细节的疲劳类别应低于2×106时的疲劳强度,根据Eurocode 3(EN 1993-1-9 2005),可以增大这类细节的疲劳分级,将常幅疲劳极限定义为m=3、循环次数10×106时的疲劳强度,而不是5×106次。Eurocode 3(EN 1993-1-9 2005)给出了正交异性钢桥面板的疲劳分级,见下表。

个人简历

表4.5-1 正交异性钢桥面板的疲劳分级 (EN 1993-1-9 2005)

细节类别 80 71 细节详图 说明 1)连续纵肋,横梁带附加通过孔 2)连续纵肋,横梁没有附加通过孔 3)横梁两侧分离的 纵肋 4)肋的接头,带有钢衬板的全熔透对接焊缝 5)肋中全熔透对接焊缝,从两侧没有衬板焊 6)由于通过孔在横梁腹板的关键截面 71 7)面板和U肋的焊接 部分熔透焊,a≥t 8)角焊缝或部分熔透焊缝,在细节7之外 7)评估板中的弯曲应力幅?? 6)评估关键截面应力幅??,考虑空腹效应 要求 1)评估纵肋沿纵向应力幅?? 2)评估纵肋中纵向应力幅?? 3)评估纵肋中纵向应力幅?? 4)评估纵肋中纵向应力幅?? t?12mm t?12mm 80 71 t?12mm t?12mm 36 71 112 90 80 71 如表8.3中的细节1、2、4 如表8.3中的细节5、7 如表8.3中的细节9、11 5)评估纵肋中纵向应力幅??,对接焊缝内采用临时点焊 50 8)评估板中的弯曲应力幅?? 在没有焊接的细节或者可能不会发生疲劳的焊接细节,影响疲劳强度的应力可以

考虑减小,在部分或全部受压时,减小后的有效应力幅为拉应力和60%的拉应力之和。节点设计直接影响到结构设计寿命,是在役性能的基础,其焊接质量是关键因素-任何疲劳分析的假定都是良好的质量和符合检测标准。然而实际中,不可能出现完美的焊缝,总有裂缝、未熔合、夹杂及其它缺陷可能出现,减小结构的疲劳寿命,或许会引起灾难性后果。

2)提高疲劳寿命的方法

在实际设计中,焊接节点或许没有足够的疲劳寿命,需要采取一些措施提高疲劳寿命。有很多可行的方法,第一种方法是将焊缝移出高应力区,第二是增大连接不稳板件的厚度和焊缝的尺寸,但高强度钢材不会提高疲劳寿命。

局部加热引起焊趾处产生压应力是有益的,但这需要精确的控制加热区域和加热温度,因此局部加热法提高疲劳强度的已经被废止。

锤击法-用带有尖头的锤击打焊缝会取得良好的结果,虽然噪音很大。主要原理是锤击会在焊趾处产生压应力。

压应力也可以由过载引起的朔性变形取得,压力容器的压力测试便是很好的例子,压力增大时产生的局部塑性变形在卸荷载后产生压应力。这项技术也应该小心,它会引起永久变形或者失稳失效。

当然还有其他的措施:焊趾打磨grinding、惰性气体再熔焊趾等,这些措施没有包含在Eurocode3中,但规范允许加工中采用这些措施。

疲劳评估过程 疲劳评估宜采用损伤误差法和安全寿命法(the damage tolerant method or the safe life method)

3)桥梁疲劳设计

设计规范:1980年以前,桥梁主要按静力法进行设计,1980年以后主导的规范就是英国标准疲劳规范(BS5400: Part 10, 1980),规范中主要定义了三项:(1)疲劳设计荷载;(2)使用寿命120年的容许应力幅;(3)疲劳评估过程。但是规范中认为正交异性钢桥面板受力复杂,缺乏试验数据而没有进行疲劳规定。

最新出版的欧洲3钢结构设计规范包含了钢桥疲劳设计标准。

在Eurocode 1(EN 1991-2,2003)第二部分,提供了供钢桥疲劳设计的不同的疲劳荷载模型,定义了5种竖向力的疲劳荷载模型,疲劳荷载1、2、3用于确定这些模型在桥梁上可能的布置产生最大最小应力幅;疲劳荷载4、5用于确定桥上卡车模型产生


正交异性桥面板 - 图文(10).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:高中地理 第四章 单元质量评估精析精练(2) 中图版必修2

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: