操作例题_03_钢桥疲劳分析

合集下载

公路钢桥疲劳状况实测与分析的开题报告

公路钢桥疲劳状况实测与分析的开题报告
【题目】公路钢桥疲劳状况实测与分析
【摘要】公路钢桥作为重要的交通基础设施，在承受高强度车流的同时也容易出现疲
劳现象，从而导致桥梁结构的安全问题。

为了深入了解公路钢桥的疲劳状况和安全性能，本文将通过实测方法和计算分析手段，对某座公路钢桥的疲劳状况进行研究，探
讨其疲劳破坏机理，并提出相应的措施和建议，以保障其安全运营。

【研究内容】本研究将采用以下步骤：
1. 确定研究对象：选取一座公路钢桥作为研究对象，考虑其运行状态、年限、结构形
式等因素。

2. 实测疲劳应力：利用应变仪、传感器等现代实验技术，结合车流量、车速、车型等
因素，对桥梁结构进行实时动态监测和数据采集，确定其疲劳应力。

3. 分析疲劳损伤：基于实测数据和桥梁结构参数，运用疲劳理论和有限元方法，对钢
桥的疲劳特征进行分析和评估，确定其疲劳损伤程度和疲劳寿命。

4. 研究疲劳破坏机理：通过对疲劳损伤统计和分析，探讨钢桥疲劳破坏的机理和规律，并评估其安全性能。

5. 提出加固措施和建议：根据分析结果，提出相应的加固方案和安全管理措施，以延
长钢桥的使用寿命。

【研究意义】通过对公路钢桥疲劳状况实测和分析，可以深入了解其疲劳破坏机理和
规律，为桥梁设计和维护提供科学依据和技术支持。

同时，也能提高公路钢桥的安全
性能和运行效率，保障人民生命财产安全和经济社会发展。

【关键词】疲劳损伤、疲劳应力、疲劳破坏、钢桥、安全性能。

桥梁结构的疲劳分析

桥梁结构的疲劳分析桥梁作为重要的交通基础设施，负责着人们的出行安全和物资流通的重要任务。

然而，随着桥梁使用年限的增长以及不断变化的交通需求，桥梁结构的疲劳问题也变得越发突出。

本文将围绕桥梁结构的疲劳问题展开分析，从疲劳的定义、疲劳破坏机理和常见的疲劳分析方法等方面来探讨桥梁结构的疲劳分析。

一、疲劳的定义在桥梁结构中，疲劳指的是长期重复荷载作用下引起的结构损伤和破坏的现象。

桥梁结构所承受的荷载并非是一次性的冲击荷载，而是长期累积作用下的交通荷载、风荷载、温度荷载等。

这种长期累积的作用使得桥梁结构中的金属材料产生了初次损伤，并逐渐扩展和累积，最终导致结构的疲劳破坏。

二、疲劳破坏机理桥梁结构的疲劳破坏是一个渐进的过程，具体表现为以下几个阶段：1. 起始阶段：在长期交通荷载的作用下，结构表面出现微小的裂纹和扭曲，但并不会对桥梁的整体强度和稳定性产生明显影响。

2. 扩展阶段：随着时间的推移，裂纹逐渐扩大和延伸，出现了局部应力集中现象。

这一阶段的疲劳裂纹扩展速度较慢，但会逐渐影响到桥梁的结构性能。

3. 快速扩展阶段：当裂纹达到一定长度后，由于应力集中效应和材料力学性能的变化，裂纹扩展速度会迅速增加，甚至可能会出现突然失效的情况，给桥梁结构带来巨大的破坏风险。

三、常见的疲劳分析方法1. 经验法：经验法是基于历史数据和实际经验进行的疲劳分析方法。

通过对类似桥梁结构的历史疲劳破坏数据进行统计和分析，得出一些经验性的结论，用于指导类似结构的疲劳设计和评估。

2. 应力范围法：应力范围法是一种基于疲劳破坏理论的分析方法，通过计算结构在不同工况下的应力范围，并与材料的疲劳性能曲线进行比较，来判断结构的疲劳寿命和安全性。

3. 有限元法：有限元法是一种基于数值分析的疲劳分析方法，通过建立桥梁结构的有限元模型，考虑各种工况下的荷载作用，计算结构的应力分布和变形情况，进而判断结构的疲劳寿命和可能出现的破坏部位。

四、桥梁结构的疲劳防护措施为了提高桥梁结构的疲劳寿命和安全性，需要采取一系列的疲劳防护措施，包括：1. 合理的设计和施工：在桥梁结构的设计和施工过程中，应考虑到疲劳问题，并合理配置材料和构造，避免应力集中和缺陷的产生。

钢桥疲劳分析

2007.02
北京迈达斯技术有限公司
MIDAS
FEA
Advanced Nonlinear and Detail Analysis
钢桥疲劳分析
8. 平均应力效应（Mean Stress Effect）
Su: Ultimate tensile strength
MIDAS IT
Se: Fully reversed fatigue strength
北京迈达斯技术有限公司
MIDAS
FEA
Advanced Nonlinear and Detail Analysis
钢桥疲劳分析
3. S-N 曲线
抗疲劳的特性可以用S-N曲线来代表。S-N曲线用钢材在常幅应力下的重复次数来表示。抗疲劳破坏的特性直接与应力幅值相关。画出应力幅S与疲劳重复次数Nf的相关曲线叫做S-N曲线。施加荷载是常幅荷载。
MIDAS IT
加载循环次数
2007.02
在本案例中，考虑了汽车荷载匀速通过桥面一次的加载，计算损伤度。用户可以根据实际要考虑的时间区段内，模型车通过的次数，循环加载计算该时间段内的损伤度。
北京迈达斯技术有限公司
MIDAS
FEA
Advanced Nonlinear and Detail Analysis
汽车荷载是按照BS5400规范中的320kN、4轴标准疲劳车加载的。并且，按照BS5400规范要求，单车道加载。加载位置，考虑到正交异性钢桥面板疲劳薄弱处多为桥面板与横隔板连接处、U型肋与横隔板连接处等，本案例的加载位置选择跨中横隔板弯矩最大的影响线加载。
MIDAS IT
2007.02
北京迈达斯技术有限公司

midas fea_钢桥疲劳分析

3
即便作用在结构上的应力幅(σa)相同，但是平均应力(σm)不相同时，结构的疲劳寿命也会不一样。平均应力越大，最大应力和疲劳极限应力就越小。为了考虑平均应力的这种影响，Goodman和Gerber分别建议采用下面公式。
4
S-N曲线是等幅(constant amplitude)应力作用下发生疲劳破坏时的反复作用次数的曲线。实际发生的应力一般具有变幅(variable amplitude)特性。
5.使用修正系数调整S-N曲线中应力幅。
6.考虑平均应力的影响计算损伤程度。
7.使用Miner准则将损伤程度线性组合。
8.计算所有位置的疲劳寿命或安全系数。
三
1.
2.
本例题是介绍疲劳分析的过程和查看结果的方法，所以省略了建模的过程，直接打开已经建立的模式。
例题模型是使用钢桥面板的箱形桥梁，跨度为27.5m，用板单元模拟。桥幅宽度为15m，梁高为2.5m，横隔梁间距为5.0m，上部U型加劲肋间距为0.64m。
疲劳荷载由几个疲劳荷载组构成，疲劳荷载组由线性分析中的荷载组的应力和用户定义的历程曲线构成。
线性分析的应力结果乘以历程曲线就是疲劳荷载组。多个疲劳荷载组将组成一个疲劳荷载，使用该疲劳荷载进行疲劳分析。
定义荷载谱/应力谱
通过定义集中系数、荷载组、曲线等定义疲劳荷载组。
定义荷载重复次数
输入疲劳荷载重复的次数。
2.
疲劳分析的步骤如下：
1)首先做结构静力分析确定最大和最小应力的绝对值或者计算von Mises应力，从而获得应力幅。
2)当作用应力为变幅时，使用可将各应力幅组成起来的雨流计数法(Rainflow counting)和S-N曲线计算。
3)考虑平均应力的影响确定疲劳寿命和损伤度。

钢桥疲劳分析

Stress 0
Typical curve for concrete steel reinforcement
Rod
Stress range
2007.02
北京迈达斯技术有限公司
FEA MIDAS
Advanced Nonlinear and Detail Analysis
S-N 曲线
钢桥疲劳分析
Advanced Nonlinear and Detail Analysis
2. 分析步骤
钢桥疲劳分析
1) 首先做结构静力分析确定最大和最小应力的绝对值或者计算von Mises 应力，从而获得应力幅。 2) 当作用应力为变幅时，使用可将各应力幅组成起来的雨流计数法(Rain flow counting)和S-N曲线计算。
Fatigue damage = 0.9 means: 1,000 load cycles can be applied before fatigue failure.
2007.02
北京迈达斯技术有限公司
FEA MIDAS
Advanced Nonlinear and Detail Analysis
钢桥疲劳分析
MIDAS IT
2007.02
北京迈达斯技术有限公司
FEA MIDAS
Advanced Nonlinear and Detail Analysis
5. 疲劳分析
钢桥疲劳分析
BS 5400中，对钢桥不同构造细节分为9个等级。在本案例中，主要分析U型肋与横隔板相接处的疲
劳效应。该部位为BS5400规范c细节分级。将对应等级参数从表格中选取带入S-N曲线方程式中，得到该分级的疲劳曲线。
Advanced Nonlinear and Detail Analysis

钢桥的疲劳分析范文

钢桥的疲劳分析范文引言：钢桥是一种重要的交通基础设施，承担着车辆和行人的通行。

长期以来，由于交通流量的增加和重载车辆的增多，钢桥疲劳已成为桥梁设计和维护的重要问题。

本文将对钢桥的疲劳问题进行分析，探讨其原因、影响因素以及相应的解决方案。

一、疲劳问题的原因1.动力因素：钢桥在承受车辆荷载的同时还要面对自身的自重和震动荷载。

长期以来，车辆荷载和震动荷载的频繁作用会导致钢桥的材料疲劳，进而导致桥梁的损坏和断裂。

2.环境因素：钢桥承受了来自自然环境的多种因素的影响，如气候变化、温度差异和湿度等。

这些因素会导致桥梁材料的膨胀和收缩，从而产生内部应变，加速钢桥的疲劳破坏。

3.施工因素：钢桥的施工质量将直接影响其使用寿命和疲劳性能。

如果施工质量不达标，如焊接不牢固、连接部位强度不足等，将使钢桥易受疲劳破坏。

二、疲劳破坏的影响因素1.轴重：车辆荷载是引起桥梁疲劳破坏最主要的因素之一、大型重型车辆以及超限荷载的频繁通行将极大地加速钢桥的疲劳损伤。

2.荷载频率：荷载频率指的是钢桥受到车辆荷载的作用频率。

频繁通行以及车流量大的地区会导致高频率的荷载作用，进而加速疲劳破坏的发生。

3.震动荷载：震动荷载是指由于地震、强风和行人等外来因素引起的钢桥振动荷载。

频繁的震动荷载会对钢桥产生影响，从而影响其疲劳性能。

4.桥梁结构设计：桥梁的结构设计将直接影响其抗疲劳能力。

合理的结构设计可以减少桥梁的应力集中和疲劳问题的发生。

三、疲劳分析和解决方案1.疲劳分析方法：采用有限元方法对钢桥进行疲劳分析，模拟不同荷载条件下的桥梁应力分布。

通过数值计算和模拟试验，对桥梁的疲劳性能进行评估，找出潜在的疲劳破坏部位。

2.组织检测和监测：通过常规的检测方法，如无损检测和应力监测，定期对钢桥进行结构健康检测。

及时发现和修补疲劳破坏的部位，可以提高钢桥的抗疲劳性能。

3.结构优化：通过改进桥梁结构的材料和几何形状，降低桥梁的应力集中和疲劳问题的发生。

采用较短的跨度和更好的材料可以有效地提高桥梁的抗疲劳能力。

现代公路钢桥典型细节疲劳问题分析

文章编号:0451-0712(2007)04-0082-06 中图分类号:U44114 文献标识码:B　现代公路钢桥典型细节疲劳问题分析任伟平,李小珍,李　俊,卫　星,强士中(西南交通大学土木工程学院　成都市　610031)摘　要:疲劳是导致钢桥使用寿命缩短的主要因素之一,在设计、制造、架设及后期维护中需特别注意钢桥构造细节的疲劳问题。

在对疲劳荷载谱、疲劳损伤累积理论和焊接钢桥疲劳薄弱部位等分析的基础上,总结了焊接钢桥疲劳分析中需注意的一些问题。

结合近些年来我国大跨径公路钢桥的建造情况,根据对部分关键构造细节所进行的疲劳试验结果,分析了几种新型结构型式和制造工艺中所存在的疲劳问题。

最后总结了防止钢桥疲劳破坏的方法,指出了目前我国钢桥疲劳研究中存在的一些问题。

这对有效防止钢桥疲劳破坏事故的发生,提高我国钢桥的设计和制造水平具有重要的意义。

关键词:钢桥疲劳;疲劳荷载谱;索梁锚固;整体节点;钢桥面板;管节点;短吊杆各种连接细节的疲劳性能是钢桥研究的重点问题之一。

20世纪60年代,由于当时对公路钢桥疲劳认识不足,建造的钢桥中出现了许多设计不合理的焊接接头,在随后日益繁忙和加重的运输荷载作用下,许多焊接钢桥出现了疲劳裂纹,甚至发生了一些灾难性事故,特别是1967年美国西弗吉尼亚的Po in t P leasan t桥因疲劳和断裂而突然破坏的重大事故,引起了人们对钢桥疲劳的关注。

近些年来,各种形式的钢桥开始在我国得到大规模建设,特别在特大型桥梁中钢桥更是占据了主要地位,随之一些新型结构型式和制造工艺也不断出现在现代钢桥中。

目前我国的钢桥设计正朝着下面的方向发展:(1)设计变得更复杂;(2)较厚的高强度焊接结构材料比薄的较低强度铆接、栓接用的更基金项目:交通部西部交通建设科技项目(200431822317)收稿日期:2006-12-11用整体现浇的施工方法时,由于立模板的原因,截面通常需要分层浇注,也就是说,至少需要等2次混凝土到达龄期时间,再加上各道工序,施工一跨时间至少需要1个月左右的时间。

焊接钢桥结构细节疲劳行为分析及寿命评估的开题报告

焊接钢桥结构细节疲劳行为分析及寿命评估的开题报告一、选题背景与研究意义随着我国经济的快速发展，交通运输行业得到了快速发展和加强。

钢桥作为其中的一个重要组成部分，因其优越的性能，在桥梁建设中得到了广泛应用。

以焊接钢桥为例，由于焊接接头是结构中最薄弱的部分，其疲劳行为表现出的损伤程度会对结构的安全性产生重大影响。

因此，对焊接钢桥的疲劳行为分析及寿命评估研究显得尤为重要。

二、研究内容和思路本文将重点研究焊接钢桥结构的疲劳行为及寿命评估。

具体内容如下：1. 焊接钢桥结构疲劳行为分析通过建立疲劳荷载工况，分析焊接钢桥结构中疲劳损伤的形态、位置和程度，探索疲劳行为产生的原因以及影响因素。

2. 焊接钢桥结构的寿命评估将研究对象的疲劳数据建模，利用疲劳剩余寿命模型进行寿命预测；同时，结合结构疲劳裂纹扩展规律，计算裂纹扩展至临界尺寸所需的工作时间，建立结构疲劳寿命评估方法，为焊接钢桥结构的寿命评估提供基础性方法。

三、研究结果和创新性1. 分析了焊接钢桥结构中疲劳损伤形态、位置和程度，进一步探索了疲劳行为产生的原因及其影响因素。

2. 建立了疲劳数据建模，并利用疲劳剩余寿命模型进行寿命预测及结构疲劳裂纹扩展规律计算，建立了评估方法，为焊接钢桥结构的寿命评估提供基础性方法。

3. 通过将分析结果与实际检验结果相互印证，证明了研究成果具有较好的适应性和可行性，可以为焊接钢桥的安全设计和监管提供科学依据。

四、可行性分析和预期效果本研究的可行性和预期效果如下：1. 研究内容较为独特，并具有一定的实际应用价值，对当前的钢桥建设和管理具有较好的指导价值。

2. 研究方法具有一定的创新性和先进性，可以为类似问题的解决提供有益的参考意见。

3. 结果具有较好的适应性和可行性，对于提高钢桥结构的安全性和可靠性具有重要作用。

钢桥面板疲劳裂纹分析

钢桥面板疲劳裂纹分析1 概述钢桥面板诞生于20世纪30年代的美国和德国。

20世纪70年代以后，使用U肋的正交异性钢桥面板得到广泛运用。

在中国，早期的钢箱梁主要用于悬索桥的加劲梁，例如西陵长江大桥（1996年）、虎门大桥（1997年）、江阴长江大桥（1999年）。

其后，主梁采用钢箱梁的斜拉桥有南京第二长江大桥（2001年）、武汉军山长江大桥（2002年），截止2010年建成了许多采用钢箱梁的大跨径悬索桥和斜拉桥。

而连续钢箱梁桥的建设则迟于悬索桥和斜拉桥，最大跨径185m的崇明至启东长江公路大桥。

钢桥面板的疲劳损伤事例以英国的Severn桥、Wye桥最为著名，在日本，重车交通线路的国道、城市高速公路上于20世纪80年代末也发现了疲劳损伤。

之后，由于疲劳损伤不断增多，相关机构开始进行研究和疲劳试验，分析疲劳损伤的原因、研究和实施修复对策，设计钢桥面板时开始充分考虑到疲劳耐久性。

国内最近正在设计和施工的大跨度公路桥梁中，很多都采用了有利于钢桥面板抗疲劳耐久性的细节构造。

因此，对正交异性钢桥面板疲劳病害成因的分析和研究对正交异性钢桥面板的抗疲劳设计有一定的参考意义。

2 正交异性钢桥面板疲劳裂纹钢桥面疲劳裂纹出现的位置图2-1和表2-1所示：3 正交异性钢桥面板主要疲劳裂纹成因正交异性钢桥面板的疲劳损伤容易发生在交通量多的大型车辆混入率高的桥梁。

U肋钢桥面板中，纵肋和横肋（横隔板）的下侧切口部分的环形焊缝损伤（②）占比最多，接下来损伤较多的部位是顶板和竖向加劲肋的焊接部分（③），然后是顶板和纵肋的焊接部分损伤（④）。

②～④损伤类型占绝大多数，其次是纵肋之间的对接焊缝的损伤（⑦）。

3.1 U肋和横肋的交叉部分U肋和横肋的焊接部分产生的损伤类型如图3.1-1所示。

一般情况下，在加劲肋的交叉部分U肋截面贯穿于横肋，横肋一侧设置了切口和过焊孔。

为此，横肋和U肋在U肋两侧的腹板与密贴于横肋的切口/过焊孔之间通过角焊缝连接，由于其形状，应力集中很高，且板材的紧贴精度和狭窄的切口/过焊孔的环焊质量难以保证，因此环焊的焊趾部分开裂的情况较多。

钢桥的疲劳问题分析方法探讨

１１Ｓ—Ｎ曲线．
极限Ｓ时，，构件或连接不发生疲劳破坏。通常Ｓ一 Ⅳ 曲线只要到２×１。就可以了。当试验机运行频０率为８Ｈ１一个试件运转２×１。次循环需要３ｄｚ￣，］０，如果运行ｌＯ次循环需要２个星期。可见这种试验费时，试件数量不可能很多。
Ｓ・＝ＣＮ（）１
钢结构桥梁长期在快速重载交通的作用下，疲劳是影响其耐久性的主要因素之一。应用于钢桥结构的疲劳分析方法主要有传统疲劳分析方法、裂断力学分析方法和损伤力学分析方法等。传统疲劳分析方法有将近２０年的历史，０由于其原理简单、操作方便，在钢桥领域中应用广泛，现在各国的桥梁设计规范中大部分都仍然沿用传统的应力疲劳分析方法。断裂力学分析方法的历史不足百年，是发展很快，但已经逐渐形成了适用于结构
分析的方法，如损伤容限方法。损伤力学分析方法还处于起步阶段，是由于它的 “ 观分析，观描但细宏述” 的方法特点，也有很大的未来应用前景。１传统疲劳分析方法早期对疲劳研究做出贡献的学者很多，。
载效应这两个关键问题。目前，国的桥梁设计规范中大部分都仍然沿各
损伤及使用寿命评定意义重大。
２１应力强度因子．
对于３种基本裂纹，开型、张滑开型和撕开型裂纹的裂纹尖端应力场可由下式来表达：

钢桥设计论文——钢桥的疲劳

现代钢桥设计论文——钢桥疲劳分析09级土木（6）班11S050901609 林波一、概论疲劳是导致现代钢桥使用寿命缩短的主要原因之一。

因此，在设计、制造、架设以及后期的维护中需要特别注意钢桥构造细节的疲劳问题。

但是，目前在役铁路钢桥由于设计、施工水平的局限性和环境因素的影响，许多旧桥在通行高速重载列车时的运营能力已明显不足，于是如何对铁路钢桥进行疲劳损伤检测和剩余寿命预测已成为国内外学术界、工程界研究的热点。

在此我从导致钢桥疲劳的原因出发，分析了钢桥疲劳破坏的特点。

同时在此基础上，总结了防止钢桥疲劳破坏的一些方法。

二、我国钢桥发展历史从钢桥200余年的发展史来看，钢桥的发展紧紧追随着钢的材料和制造技术的进步。

我国早在1888年就开始了钢桥的建设，到现在有100多年的历史了，但建国以前所建的钢桥，跨度都很小，建桥的钢材是进口的，结构是铆接的，采用工艺很简陋。

稍大一点的桥梁大都由外国商人承建，本国技术人员自行建造，具有代表性的钢桥是1937年建成的浙赣铁路钱塘江公铁路桥。

建国后，钢桥技术发展很快。

1956年借用原苏联的钢材和技术，建成京广铁路武汉长江公铁路大桥。

1968年用国产16Mnq钢完全依靠自己的力量建成南京长江公铁路大桥。

20世纪60年代中期，为加快铁路建设，在成昆铁路修建中，系统的研究发展了栓焊钢桥新技术，一举建成各种不同结构形式的检焊钢桥44座。

结束了在我国使用了近100年的铆接钢桥的历史，这在钢桥发展史上是一个很大的进步，为我国钢桥技术发展开展了新纪元。

钢桥在改革开放后发展很快，1993年建成杨浦公路斜拉桥，1996年建成长江西陵峡公路大桥及江阴长江公路悬索桥等。

三、钢桥所用的材料钢桥所用的钢有碳素钢，低合金钢。

现代钢桥用材最多的是钢板。

用钢材制造成钢桥，要经过许多机械加工工艺和焊接工艺。

制成后要承受很大的静、动力荷载与冲击荷载。

因此被选作造桥的钢材，既要能适应制造工艺要求，又要满足使用要求。

钢结构疲劳分析

19
钢结构疲劳问题
其他原因：行动活荷载；焊接缺陷：孔洞、夹渣等；成型控制缺陷（冲孔、剪边、气割）；几何截面的突然变形；地震的对结构的反复摇摆，温度变化。
20
钢结构疲劳问题
疲劳计算原则
安全寿命法：先估计一个荷载谱，然后通过分析和实验找出关键构件在这一荷载普下的语气寿命，在引入安全系数以得到安全寿命，安全寿命决定使用期限，就够后构件到安全寿命就要报废或者更换，使用于飞机设计。
钢结构疲劳问题
疲劳现象 fatigue
在连续反复（循环）荷载作用下，当应力低于抗拉强度甚至低于屈服强度便发生突然脆性断裂。这种现象称钢材疲劳破坏。
1
钢结构疲劳问题
必要性：
现代各个工业领域中，80%以上的结构破坏是由于疲劳造成。 1967年12月15日，美国西弗吉利亚州的Point Pleasant大桥在没有任何征兆的情况下突然倒塌，造成46人死亡，调查结果显示是由于一拉杆下缘产生解理断裂。
损伤安全法：在结构的莫一部分出现裂缝时，保证在裂缝被发现前其他部分还能安全的承载，局部性的破坏不会危及到整个结构，因此要常常检查，若不能则按概率一倍标准差确定容许应力。
使用寿命法：类似于安全寿命法，但是当结构到达安全寿命时不立即报废，并且承认道道安全寿命前有可能出现疲劳裂缝，一般不对结构做疲劳实验而是利用典型构造细节实验的结果做出分析计算，用于土建。
23
钢结构疲劳问题
24
钢结构疲劳问题
疲劳强度与应力循环次数（疲劳寿命）的关系
为保证疲劳寿命，在设计基准期内应力循环次数N应大于规定的疲劳极限，如国际焊接学会（IIW）和国际标准化组织（ISO）建议N=5×106次为疲劳极限。
我国钢结构规范以N=105作为承受动力荷载重复作用的钢结构构件（如吊车梁，吊车桁架和工作平台梁等）及其连接所具有的最小疲劳极限。因此，当设计要求的应力循环次数N≥105时，应进行疲劳验算。

钢桥的疲劳分析

2.7 荷载谱与应力谱
2.7.1荷载谱和结构的静力设计不同，钢桥疲劳设计所采用的荷载不应是按最不利荷载情况采用强度设计时的标准活荷载，而应考虑采用经常作用的各种实际的车辆荷载，从而计算它们所引起的各种累积损伤。为此，需要研究活荷载的频谱值，也称荷载谱。
二、钢桥抗疲劳设计原理
荷载谱定义：即是将设计基准期内桥梁构件所经历实际运营荷载（或
二、钢桥抗疲劳设计原理
1.1标准荷载频值谱
标准荷载频值谱是在英国干线公路上所记录的不同类型的车辆以
及其出现的频率，通过整理和归类所得出来的荷载谱。荷载谱中运营车的最小轴重为30kN，默认总重在30kN以下的车辆活载不会产生疲劳
破坏效应。典型营业车的荷载频值谱如表 1所示。
1.2标准疲劳车荷载谱由于典型车辆标准荷载谱中运营车辆较多，计算数据大，因此对不同的车辆型号对常遇到的影响线进行分析，得到不同车辆所造成的损伤度。经过分析发现，4A-H所造成的损伤度比例最大，因此，便以该型号为基础，提出了标准疲劳车。
着反复荷载，断口呈波纹状。存在拉应力应力反复产生塑性变形
疲劳破坏必要条件
一、钢桥疲劳的基本概念
疲劳强度的影响因素
⑴ 疲劳强度的主要影响因素是材料、内部结构与外部因素等，而与钢
材的静力强度无关（但与钢材的质量有关）。
内因
钢材材性：钢材性能、构件尺寸、结构表面状况结构构造：结构形式、构件连接形式和构造细节应力幅值，应力循环特征值
二、钢桥抗疲劳设计原理

二、钢桥抗疲劳设计原理
大特点是可以根据初始存在的裂纹来及确定断裂时所具有的剩余疲劳寿命，
还可以判定初始裂纹在给定的应力状况下是否扩展，故对焊接结构的疲劳

钢桥疲劳分析基本理论综述

钢桥疲劳分析基本理论综述科技经济市场疲劳是钢材在重复荷载所引起的反复应力作用下，在材料传力途径有局部缺陷或疵点处逐渐形成裂纹并扩展到断裂的一种行为。

由于桥梁应用材料科学理论发展的不完善、材料本身的缺陷、施工技术、施工方法、施工质量问题、车辆超载等方方面面的原因，许多桥梁都发生了疲劳破坏，给人民群众生命财产造成巨大损失，同时也在社会上造成极其不良的影响。

正交异性闭口加劲钢桥面板已成为大中跨度现代钢桥所通常采用的桥面结构形式，它的疲劳性能更格外令人关注。

钢桥面板受力复杂，节点类型及构造细节多式多样，它们的疲劳性能目前正在一些发达国家中开展研究，并取得了一定的成果[1]。

可是到目前，各国桥规还没有关于钢桥面板疲劳设计的细则，在桥梁疲劳分析方面较为先进的英国桥规BS5400指出疲劳验算时应力分析和连接细节的疲劳强度分类需做专门的研究[1][2]。

目前钢桥面板疲劳验算的基本理论有疲劳验算所用的荷载和加载方式以及疲劳分析方法。

1疲劳验算采用的荷载及加载方式1.1荷载谱和应力谱1.1.1荷载谱和结构的静力设计不同，钢桥的疲劳设计所采用的荷载不应是按最不利情况采用强度设计时的标准活荷载，而应考虑采用经常作用的各种实际的车辆荷载，从而计算他们所引起的累积损伤。

为此，需要研究活荷载的频值谱，也称荷载谱。

荷载谱的制定，原则上应将设计基准期内通过桥梁的每一类车型按不同形状的影响线计算出相应的内力历程，然后再将所有的内力历程予以累计，就得到所需要的荷载谱。

为表示方便起见，一般另外再用标准活载对同样的影响线计算出标准荷载所产生的内力，而营运荷载的大小则用营运活载的内力与标准活载的内力之比来表示。

由此可见，荷载谱的形状随影响线的形状（长度、顶点位置等）、运量、车辆编组、车辆等因素而异。

虽然钢桥疲劳是由于日常各种荷重的车辆反复作用而引起的累积损伤过程，因此疲劳验算所用的荷载应尽可能与实际相符，但这需要现场交通调查，并在调查的基础上综合预测分析，其工作量很大，故可进一步简化处理，（1）车辆荷载频值谱，通过对公路桥梁的交通调查得出日常各种典型车辆的荷重和出现的相对频率。

钢结构的疲劳分析

钢结构的疲劳分析钢结构的疲劳分析是关于钢结构在长期使用过程中可能出现的疲劳破坏情况进行研究和评估的过程。

疲劳破坏是一种多发性损伤，它发生在结构在交变载荷作用下经历了许多循环应力的情况下。

钢结构的疲劳分析对于确保结构的安全性和可靠性至关重要。

1. 疲劳破坏机理钢结构的疲劳破坏机理主要与材料的微观缺陷和外部载荷之间的相互作用有关。

在结构受到交变载荷作用时，应力集中可能导致应力水平超过了材料的疲劳极限，从而引发微裂纹的形成和扩展。

随着载荷的循环应用，微裂纹逐渐扩展并最终导致结构的疲劳破坏。

2. 疲劳分析方法疲劳分析一般可以通过以下几种方法进行：2.1 应力范围法：应力范围法是最常用的一种疲劳分析方法。

它基于SN曲线（也称为疲劳寿命曲线），将钢结构在不同应力范围下的疲劳寿命进行了实验和统计，从而用于预测结构在实际工况下的寿命。

这种方法可以通过确定应力范围大小和应力周期的次数来进行结构疲劳寿命的评估。

2.2 线性累积损伤法：线性累积损伤法是一种基于线性累积损伤理论的疲劳分析方法。

它通过考虑结构在交变载荷下的应力历程和应变历程，计算结构在不同工作年限下的累积疲劳损伤，从而评估结构的寿命。

这种方法更加精确，可以对结构在复杂工况下的疲劳性能进行更全面的考虑。

3. 影响疲劳寿命的因素疲劳寿命不仅取决于材料的性能，还受到多种因素的影响。

下面是一些影响疲劳寿命的因素：3.1 材料强度和硬度：材料的强度和硬度直接影响材料的抗疲劳性能。

通常情况下，强度越高、硬度越大的材料，其抗疲劳性能越好。

3.2 表面处理：合适的表面处理可以提高钢结构的抗疲劳性能。

例如，表面喷涂防腐处理、防锈涂层等可以减轻外部环境对钢结构的腐蚀和疲劳破坏。

3.3 组织结构和缺陷：材料的组织结构和缺陷对疲劳性能有显著影响。

粗大晶粒、裂纹、夹杂物等缺陷都会降低钢结构的抗疲劳性能。

4. 钢结构疲劳分析的工程应用钢结构疲劳分析在工程实践中有着广泛的应用。

它可以用于计算结构的疲劳寿命，从而指导结构设计和维护。

钢桥的疲劳分析79页PPT

42、只有在人群中间，才能认识自己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育；而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
•
46、寓形宇内复几时，曷不委心任去留。
•
47、采菊东篱下，悠然见南山。
•
48、啸傲东轩下，聊复得此生。
•
49、勤学如春起之苗，不见其增，日有所长。
•
50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结，箪瓢屡空，晏如也。
钢桥的疲劳分析
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹