钢筋疲劳计算
钢结构疲劳计算
目录
• 引言 • 钢结构疲劳计算基础 • 疲劳载荷谱的编制 • 疲劳寿命估算 • 疲劳损伤累积与断裂分析 • 钢结构疲劳计算的工程应用 • 结论与展望
01 引言
疲劳计算的重要性
保证结构安全
疲劳计算是确保钢结构在长期使用过程中保持安全的重要手段，通过计算可以 预测结构在各种载荷下的疲劳损伤，从而采取相应的措施来预防破坏。
07 结论与展望
结论
疲劳计算是钢结构设计中的重要环节，通过合理的计算和 分析，可以预测结构在循环载荷作用下的性能和寿命，为 结构的安全性和经济性提供保障。
疲劳计算的准确性和可靠性取决于多种因素，如载荷类型、 材料特性、结构细节和计算方法等。因此，选择合适的计 算方法和参数是至关重要的。
疲劳计算的结果可以为结构的设计、制造、安装和维护提 供指导，帮助工程师更好地理解和控制结构的疲劳性能。
线性疲劳累计损伤理论
基于S-N曲线，通过线性累计损伤的概念来估算疲劳寿命。
非线性疲劳累计损伤理论
基于S-N曲线，考虑非线性累计损伤效应，更准确地估算疲劳寿命。
05 疲劳损伤累积与断裂分析
疲劳损伤累积模型
线性累积损伤模型
假设疲劳损伤是线性的，即每次循环产生的损伤可以累加，适用于 高周疲劳。
非线性累积损伤模型
损伤力学
将结构视为损伤演化过程，通过分析损伤演化规律来预测结构的断裂 行为。
断裂韧性测试与评估
试样制备
根据标准要求制备试样，确保试样的尺寸、形状和表面处理等符 合要求。
加载制度
根据标准规定的加载制度进行试验，确保试验结果的准确性和可重 复性。
结果评估
根据试验结果计算断裂韧性值，并与标准值进行比较，评估材料的 断裂韧性性能。
钢筋混凝土吊车梁的疲劳计算及加固处理
64 200
106 108
342 =
0
58
M Pa
自重及吊车作用下的边缘混凝土应力:
Mf m ax
=
436 4 5 8 + 33 64= 33 64 M Pa
=f
cm ax
665 84 200
1 06 108
342 = 11 39 M Pa
混凝土疲劳应力比:
f c
=
0 11
58 39
=
0 05< 0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A8
0 250< K p 0 500 A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A8
A8
0 500< K p 1 000 A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A8
A8
A8
要排除一般常识概念误区: 轻级= A1- A3 时 不需要对吊车梁作疲劳验算。按表 3, 只有 总的工 作循环次数为 3 2 104 次以下 U 0 、U 1 级的很少用 的吊车梁构件可不做疲劳验算。
PQmax 为最大起升载荷; Ci 为与起重机各个有代表性
的起升荷载相应的工作循环数; CT 为起重机总工作
循环数 m 为幂指数。为了便于组别的划分, 约定取
m = 3。
使用等级 U0 U1 U2 U3
U4 U5 U6 U7 U8 U9
表 1 起重机的利用等级
总的工作循环数
CT 1 60 104 1 60 104 < CT
Q 2-中
0 125< K p 0 250
钢结构疲劳计算.ppt
（6－7）
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3
例 6－9 一焊接箱形钢梁，在跨中截面受到Fmin=10 kN和 Fmax =100 kN 的常幅交变荷载作用，跨中截面对其水平形心轴z
的惯性矩 Iz=68.5×10-6 m4。该梁由手工焊接而成，属4类构件，
若欲使构件在服役期限内，能承受2×106次交变荷载作用。试 校核其疲劳强度。
No Image
（2）
设想有常幅Dse作用Sni次，使构件产生疲劳破坏，有
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（3）
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式中，Dse为等效应力幅。
8
把（2）式代入（1）式，
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得
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（4）
将（4）式代入（3）式，得
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（6－9）
式中，分子中的ni 为应力水平为Dsi 时的实际循环次数，分母 中的Sni为预期使用寿命。疲劳强度条件为
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（6－8）
9
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第六章完
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4
解：1. 计算跨中截面危险点（a点）的应力幅
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No Image
2. 确定[Ds ]，并校核疲劳强度
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从表中查得 C =2.18×1012，b =3，
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显然
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5
Ⅱ. 变幅疲劳（应力幅不是常量，如图）
若以最大应力幅按常幅疲劳 计算，过于保守。当应力谱已知 时，可用线性累积损伤法则，将 变幅疲劳折算成常幅疲劳。
Ds
Dsk Dsi Ds1 Nk Ni N1
钢筋混凝土梁的疲劳性能计算方法
钢筋混凝土梁的疲劳性能计算方法一、引言钢筋混凝土结构是目前世界上最为广泛应用的一种结构形式，其优点主要体现在具有较高的强度和刚度、耐久性好、施工方便、经济实用等方面。
然而，在长期使用过程中，由于受到外界环境的影响和内部因素的作用，结构构件会出现疲劳现象，从而降低其使用寿命和安全性能。
因此，研究钢筋混凝土结构的疲劳性能，对于保证结构的安全性和经济性具有重要意义。
本文旨在介绍钢筋混凝土梁的疲劳性能计算方法，包括梁的疲劳破坏形式、影响因素、计算方法等内容。
二、梁的疲劳破坏形式梁的疲劳破坏形式主要有两种：裂纹扩展疲劳和弯曲疲劳。
1. 裂纹扩展疲劳在受到交变载荷作用下，钢筋混凝土梁中的裂纹会在应力循环作用下逐渐扩展，最终导致梁的破坏。
裂纹扩展疲劳是梁疲劳破坏的主要形式，其破坏机理是由于应力循环作用下，梁内部的裂纹逐渐扩展，最终导致梁的破坏。
2. 弯曲疲劳在受到交变载荷作用下，钢筋混凝土梁会发生弯曲变形，当弯曲应力超过梁的弯曲极限时，会导致梁的破坏。
弯曲疲劳是梁疲劳破坏的另一种形式，其破坏机理是由于交变载荷作用下，梁内部的应力逐渐增大，最终导致梁的破坏。
三、影响因素梁的疲劳性能受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 周期数：梁的疲劳寿命与循环载荷的周期数有关，周期数越大，梁的疲劳寿命越长。
2. 应力幅值：梁的疲劳寿命与循环载荷的应力幅值有关，应力幅值越大，梁的疲劳寿命越短。
3. 载荷类型：不同类型的载荷对梁的疲劳寿命具有不同的影响，例如，交变载荷对梁的疲劳寿命的影响大于单向载荷。
4. 材料性质：材料的强度、韧性、断裂韧度等性质对梁的疲劳寿命具有重要影响。
5. 几何尺寸：梁的几何尺寸对疲劳寿命的影响主要体现在梁的截面尺寸和长度方面，截面尺寸越小、长度越长，梁的疲劳寿命越短。
四、计算方法梁的疲劳寿命计算方法主要有两种：应力范围法和循环应力法。
1. 应力范围法应力范围法是一种常用的疲劳寿命计算方法，其基本原理是根据材料的疲劳曲线，通过计算载荷的应力范围来确定梁的疲劳寿命。
浅谈钢结构的疲劳计算
浅谈钢结构的疲劳计算摘要:在钢材的疲劳破坏中提到影响疲劳强度的主要因素是应力集中,而这个因素同样也是影响钢结构和钢构件疲劳强度的主要因素。
本文重点介绍了疲劳的产生机理以及疲劳的分类,并通过案例较为详细的介绍了疲劳验算的基本计算过程。
关键词:连续反复荷载疲劳计算循环次数欠载效应系数钢结构的疲劳是微观裂纹在连续重复载荷作用下不断扩展直至最后达到临界尺寸时出现的突发性断裂破坏,破坏时塑性变形很小,因此,疲劳破坏属于没有明显变形的脆性破坏,有着较大的危险性。
钢结构的疲劳按照其断裂前的应变大小和应力循环次数可分为高周疲劳和低周疲劳。
车辆的断裂、压力容器破裂(压力的波动)、弹簧、传动轴等多属于高周疲劳。
其特征是应变小,应变循环次数多。
承受剧烈反复的载荷作用的杆件,例如:压力容器、燃气轮机零件等,也能使其产生疲劳,其应变大,循环次数少,故属于低周疲劳。
钢结构只考虑应变循环次数n≥5×104次的高周疲劳,计算范围仅限于直接承受动力载荷重复作用的构件(如:吊车梁、吊车桁架、工作平台梁等)及其连接。
另外,由于高温和腐蚀环境的疲劳破坏机理及表达式与常温、无严重腐蚀的情况不一样,故在此要求结构环境应为常温,且无严重腐蚀作用。
在以往较长的时期,对钢结构的疲劳计算一直采用最大应力σmax或应变比σmin/σmax准则,近年来,随着工程实践和实验技术的提高,逐渐认识到对焊接结构疲劳强度计算,应考虑残余应力的影响,其计算应采用应力幅准则。
即影响焊接结构疲劳强度的因素除应力集中和应力循环次数外,再就是应力幅Δσ=σmax-σmin,而ρ和σmax对其并无明显影响。
1 疲劳计算《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)规定n≥5×104为疲劳寿命底限,因此,对承受动力载荷重复作用的钢结构构件(如:吊车梁)及其连接,当应力变化的循环次数n≥5×104次时,应进行高周疲劳计算。
由于现阶段对不同类型构件和连接的疲劳裂缝的形成、扩展以至于断裂这一全过程的极限状态研究不足,掌握的疲劳强度数据只是结构抗力表达式中的材料强度部分,故《规范》规定疲劳计算应采用容许应力幅法。
钢桥疲劳计算理论
9. 4.4 安全寿命设计
1.基本要求:保证结构在一定使用期内不发生疲劳破坏.允许构件的工 作应力超过疲劳极限. 2.设计方法:采用线性损伤累积理论,估算总的疲劳损伤,从而计算出安 全寿命Ts最后和设计寿命TL相比较.
9.2.6 p-S-N曲线 1. p-S-N曲线:以应力为纵坐标,以存活率的疲劳寿命为横坐标,所绘出 的一族存活率-应力-寿命曲线. 2. p-S-N曲线的测定:按正态分布测定的步骤(1)-(9)
9.3 荷载谱与应力谱 1.荷载谱:将设计基准期内桥梁构件所经历的实际营运荷载,按其大小 及出现次数全部开列出来. 2.荷载谱的确定
2）连续纵肋，横 梁没有附加通过 孔 3）横梁两侧分离 的纵肋
2）评估纵肋中纵 向应力幅 Ds
3）评估纵肋中纵 向应力幅 Ds
4）肋的接头，带 4）评估纵肋中纵 有钢衬板的全熔 向应力幅 Ds 透对接焊缝
5）肋中全熔透对 接焊缝，从两侧没 有衬板焊
5）评估纵肋中纵 向应力幅 Ds ，对 接焊缝内采用临 时点焊
6）由于通过孔在 横梁腹板的关键 截面 7）面板和 U 肋的 焊接 部分熔透焊，a≥t
6）评估关键截面 应力幅 Ds ，考虑 空腹效应
7）评估板中的弯 曲应力幅 Ds
8）角焊缝或部分 8）评估板中的弯 熔透焊缝，在细节 曲应力幅 Ds 7 之外
2005年 EN1993-1-9
9.2.5 疲劳极限 1.疲劳极限:在没有特别指明的情况下,材料或构件在对称等幅应力作 用下,疲劳寿命为无穷大时的中值疲劳强度.记为σ-1 2.疲劳极限的测定方法:单点法和升降法
中轻级工作制钢吊车梁疲劳计算的探讨
中轻级工作制钢吊车梁疲劳计算的探讨以中轻级工作制钢吊车梁疲劳计算的探讨为标题近年来，随着工业化进程的加快，钢结构在建筑、桥梁等工程中得到了广泛应用。
而作为钢结构中的重要部件之一，吊车梁的疲劳寿命计算备受关注。
本文将探讨中轻级工作制钢吊车梁的疲劳计算问题。
钢吊车梁是吊车的核心组成部分，承担着起重作业的重要任务。
然而，由于长时间的使用和不可预测的工作载荷，吊车梁会产生疲劳损伤，进而影响其使用寿命和安全性。
因此，进行疲劳计算是确保吊车梁安全可靠运行的重要一环。
疲劳计算是通过分析吊车梁在不同工况下的应力、应变等参数，来评估其疲劳寿命的一种方法。
在实际工程中，吊车梁的工作环境和工作条件各异，因此需要根据具体情况选择合适的疲劳计算方法。
需要确定吊车梁的工作载荷。
吊车梁在工作过程中，受到自重、起重物的重力、运动惯性力等多种力的作用。
为了准确计算吊车梁的疲劳寿命，需要详细了解吊车梁在不同工况下的工作载荷，并进行合理的取值。
需要选择合适的疲劳计算方法。
常见的疲劳计算方法有极限应力法、振动疲劳法等。
极限应力法是根据材料的疲劳性能曲线，通过比较应力与材料的极限疲劳强度，判断吊车梁的疲劳寿命。
振动疲劳法则是根据吊车梁的振动频率和振幅，结合应力分析，计算吊车梁的疲劳寿命。
根据不同的工况和要求，可以选择合适的疲劳计算方法。
还需要考虑吊车梁的结构特点和材料性能。
吊车梁的结构形式多样，包括箱型梁、悬臂梁等。
不同结构形式对疲劳寿命的影响也不同。
材料的性能包括强度、韧性、疲劳性能等，对吊车梁的疲劳寿命也有着重要影响。
因此，在进行疲劳计算时，需要充分考虑吊车梁的结构特点和材料性能。
还需要进行疲劳寿命的评估和预测。
通过对吊车梁的疲劳计算，可以得到吊车梁在不同工况下的疲劳寿命。
根据疲劳寿命的评估结果，可以判断吊车梁是否需要进行强化设计或更换。
同时，还可以通过对吊车梁的疲劳寿命进行预测，提前采取相应的维修和保养措施，延长吊车梁的使用寿命。
钢结构的疲劳计算方法为容许应力法.
钢结构的疲劳计算方法为容许应力法.嘿，咱今儿个就来聊聊钢结构的疲劳计算方法，那就是容许应力法哟！你说这钢结构啊，就好像是一位默默奉献的大力士，撑起了无数的高楼大厦、桥梁隧道。
可别小看了它，要是它累坏了，那可不得了啦！而这疲劳计算方法呢，就像是给这位大力士做体检，看看它能不能继续好好干活。
这容许应力法呀，就像是给钢结构设定了一个标准线。
咱可以想象一下，好比跑步比赛，有个规定的及格线，只有达到了这个线，才能继续跑下去，不然就得歇歇啦。
钢结构也是这样，通过这个方法，我们能知道它是不是还能承受得住各种压力和使用。
咱来具体说说这容许应力法是咋操作的呢。
它会考虑好多因素呢，比如钢结构承受的荷载呀，使用的频率呀，还有环境的影响等等。
这就好像我们人一样，工作累不累呀，工作时间长不长呀，工作环境好不好呀，这些都会影响我们的状态呢。
那为什么要用这个容许应力法呢？这可太重要啦！它能帮我们提前发现钢结构可能出现的问题，就像医生能提前诊断出我们身体可能有的毛病一样。
这样一来，我们就能及时采取措施，要么给它加强一下，要么调整使用方式，让它能更长久地为我们服务呀。
你想想，如果没有这么个好方法，钢结构说不定哪天就突然“罢工”啦，那可多吓人呀！这可不是开玩笑的事儿哟。
而且呀，这个方法还挺灵活的呢。
它可以根据不同的钢结构类型和使用情况进行调整，就像裁缝给不同身材的人做衣服，得量体裁衣才行呢。
那有人可能会问啦，这方法就一定准吗？哎呀，世上哪有绝对完美的事儿呀，但它可是经过了无数实践和研究得出来的呢，还是很靠谱的啦！总之呢，这钢结构的疲劳计算方法为容许应力法，真的是很重要的哟！它就像是钢结构的保护神，让我们的建筑和设施更加安全可靠。
咱可得好好了解了解它，说不定哪天还能派上大用场呢！不是吗？所以呀，可别小瞧了这个小小的计算方法，它背后的意义可大着呢！。
钢筋混凝土梁的疲劳性能计算方法
钢筋混凝土梁的疲劳性能计算方法一、前言钢筋混凝土梁是结构工程中常用的结构构件，其在承载力和使用寿命方面的性能要求非常高。
在长期的使用过程中，其承载能力会逐渐下降，甚至发生疲劳破坏。
因此，研究钢筋混凝土梁的疲劳性能，对保障结构的安全性和延长使用寿命具有重要意义。
二、疲劳载荷作用下的钢筋混凝土梁疲劳载荷作用下的钢筋混凝土梁是指在长期重复荷载作用下，材料会逐渐疲劳损伤，导致梁的性能逐渐下降，最终发生疲劳破坏。
其荷载作用方式分为单向反复荷载和多向反复荷载。
钢筋混凝土梁的疲劳破坏主要表现为裂纹的产生和扩展，最终导致梁的破坏。
因此，研究钢筋混凝土梁的疲劳性能，需要关注裂纹的发生和扩展过程。
三、疲劳性能计算方法1. 疲劳极限荷载计算疲劳极限荷载是指在给定的疲劳寿命下，能够承受的最大荷载。
其计算方法如下：Wf = W0 × Kf × Kfs其中，W0为静载荷，Kf为荷载系数，Kfs为应力系数。
荷载系数Kf的计算公式如下：Kf = 1 + (Nf / N0) ^ b其中，Nf为疲劳寿命，N0为静载荷下的寿命，b为材料参数。
应力系数Kfs的计算公式如下：Kfs = 1 / (1 - R)其中，R为应力幅值与极限应力的比值。
2. 疲劳裂纹扩展速率计算疲劳裂纹扩展速率是指裂纹在疲劳荷载作用下每个循环内扩展的长度。
其计算方法如下：da / dN = C × ΔK ^ m其中，C和m为材料参数，ΔK为应力强度因子范围。
3. 疲劳寿命计算疲劳寿命是指在给定的荷载下，材料能够承受的循环次数。
其计算方法如下：Nf = (W / Wf) ^ (1 / b)其中，W为荷载，Wf为疲劳极限荷载，b为材料参数。
四、疲劳性能试验方法疲劳性能试验是评价钢筋混凝土梁疲劳性能的重要手段。
常用的试验方法包括疲劳试验和裂纹扩展试验。
1. 疲劳试验疲劳试验是通过在钢筋混凝土梁上施加重复荷载，模拟实际使用条件下的荷载作用，评估梁的疲劳性能。
钢材的疲劳钢结构基本原理及设计验算部位最大拉应力
fv 0.58 f y
§2-3 钢材的主要性能
钢结构基本原理及设计
§2-4 各种因素对钢材性能的影响
2.4.1 化学成分的影响
碳 含碳量低，钢的强度不高．但塑 性大．伸长率和冲击韧性高，钢 质柔软，易于冷加工、切削和焊 接 含碳量较高，钢的强度高，但塑 性小，硬度大，性脆，不易加工
§2-4 各种因素对钢材性能的影响
§2-3 钢材的主要性能
钢结构基本原理及设计
2．塑性
衡量钢材塑性变形能力的主要指标是伸长率δ和断面收 缩率ψ。 原标距间长度的伸长值与原标距比值的百分率。一般 以l0／d0=5为标准试件。伸长率δ5：
l1 l0 5 100% l0
式中：l0——试件原标距长度； d0——试件标距长度内的直径；
低合金结构钢是在低碳钢中加入少量的合金元素 合金元素及其化合物溶解于铁素体和珠光体中，使 强度提高，塑性、韧性和焊接性能不降低
§2-2 钢材的生产
钢结构基本原理及设计
二. 钢材的铸造缺陷
冶金缺陷，如偏析、非金属夹杂、气孔、缩孔和裂纹等
2.2.3 钢材的加工
热加工、冷加工和热处理三种。 将钢坯加热至塑性状态，依靠外力改变其形状,产生 出各种厚度的钢板和型钢，称为热加工 在常温下对钢材进行加工称为冷加工 通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢的组织结 构发生变化，称为热处理
钢结构基本原理及设计
锰元素(Mn)是一种弱脱氧剂 锰提高钢材的屈服强度和抗拉强度，改善钢材的冷脆倾 向，降低硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材热加工性能， 不显著降低塑性和冲击韧性。 普通碳素钢中，锰含量在0.3~0.8％，低合金钢中，在 1.2~1. 6％之间，过多会使钢材变硬变脆．降低钢材耐腐蚀和 可焊性。 硅元素(Si)是一种较强的脱氧剂。 适量的硅可提高钢材强度而对其塑性、冷弯性能、冲击 性能、可焊性能无明显不良影响。 在碳素钢中含量不超过0.3％，低合金钢中限制在0.6％以 内。过高硅含量降低钢材的塑性、韧性、抗锈性和可焊性。
钢筋疲劳计算
这部分要求大家掌握：影响疲劳强度的主要因素包括，应力幅，应力循环次数，结构构造细节（构造细节决定了应力集中程度，教材按照规范把不同的构造分成了8种类型），疲劳强度的计算。
疲劳破坏属于脆断。
GB50017-2003规定，小结如下：1、直接承受动力荷载重复作用的钢结构及其连接，当应力变化的循环次数n 等于或大于5万次时（美国规范是2万次），应进行疲劳计算；2、应力循环中不出现拉应力的部位，可不计算疲劳；3、计算疲劳时，应采用荷载的标准值；4、对于直接承受动力荷载的结构，计算疲劳时，动力荷载标准值不乘动力系数；5、疲劳计算应采用容许应力幅法，应力按弹性状态计算。
区分为常幅疲劳和变幅疲劳。
常幅疲劳计算如下：Δσ≤[Δσ]Δσ——对焊接部位为应力幅，Δσ=σmax -σmin对非焊接部位为折算应力幅，Δσ=σmax -0.7σminβσ/1][⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆n C ，n ——应力循环次数；C 、β参数，查表确定。
6、规定不适用于特殊条件（如构件表面温度大于150℃，处于海水腐蚀环境，焊后经热处理消除残余应力以及低周-高应变疲劳条件等）下的结构构件及其连接的疲劳计算。
规范存在的问题：（1）不出现拉应力的部位可不计算疲劳。
但对出现拉应力的部位，例如 σmax =140MPa 、σmin =-10MPa 和σmax =10MPa 、σmin =-140MPa 两种应力循环，Δσ都是150，按规范计算疲劳强度相同，显然不合理。
（2）螺栓受拉时，螺纹处的应力集中很大，疲劳强度很低，常有疲劳破坏的实例，但规范没有规定，应予补充。
【计算例题】某承受轴心拉力的钢板，截面为400mm ×20mm ，Q345钢，因长度不够而用横向对接焊缝如图所示。
焊缝质量为一级，焊缝表面加工磨平，。
钢板承受重复荷载，预期循环次数610=n 次，荷载标准值0,1365min max ==N kN N ，荷载设计值kN N 1880=。
钢结构疲劳分析
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。
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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。
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钢结构疲劳问题
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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。
钢筋损耗率计算
钢筋损耗率计算
【实用版】
目录
1.钢筋损耗率的定义与计算方法
2.钢筋损耗率的影响因素
3.钢筋损耗率的计算实例
4.钢筋损耗率在工程中的应用和意义
正文
一、钢筋损耗率的定义与计算方法
钢筋损耗率是指在钢筋生产、加工和使用过程中，由于各种原因造成的钢筋实际使用长度与理论长度之间的差值，通常以百分比表示。
计算公式为：（理论长度 - 实际长度）/理论长度*100%。
二、钢筋损耗率的影响因素
1.钢筋的材质、规格和生产工艺：不同材质、规格和生产工艺的钢筋，
其损耗率会有所不同。
2.钢筋的加工方式：钢筋的加工方式，包括剪切、弯曲等，都会对钢
筋的损耗率产生影响。
3.工程设计：工程设计中的钢筋配置、构件尺寸等都会影响钢筋的损耗率。
4.施工操作：施工过程中的操作规范、施工环境等也会对钢筋的损耗率产生影响。
三、钢筋损耗率的计算实例
以一工程为例，设计中钢筋长度为 1000mm，加工后实际长度为 950mm，那么钢筋损耗率为（1000-950）/1000*100%=5%。
四、钢筋损耗率在工程中的应用和意义
正确计算和控制钢筋损耗率，对于保证工程质量和节约材料具有重要意义。
钢筋加工与施工中的疲劳密度计算与节点质量要求
钢筋加工与施工中的疲劳密度计算与节点质量要求引言：在建筑领域中，钢筋的加工与施工是一个重要的环节。
经过合理的计算和规范的操作，可以确保钢筋节点的强度和稳定性。
本文将探讨钢筋加工与施工中的疲劳密度计算与节点质量要求，并提供一些建议和建议。
一、疲劳密度计算在钢筋加工和施工中，疲劳是一个重要的考虑因素。
疲劳密度计算是衡量节点耐久性和安全性的一种方法。
疲劳密度计算的目的是确定节点在使用寿命内的可靠性。
疲劳密度计算的关键是确定节点的应力历程和疲劳极限。
应力历程指的是节点在使用条件下承受的应力变化情况，而疲劳极限是指节点在应力循环下能够承受的最大应力。
为了进行疲劳密度计算，需要考虑以下几个因素：1. 荷载情况：节点所受的荷载类型和大小对其疲劳性能有重要影响。
需要根据实际情况确定节点所受的荷载类型和大小。
2. 使用条件：节点所处的环境和使用条件也会影响其疲劳性能。
例如，温度变化、震动等因素都会对节点的耐久性造成影响。
3. 材料的疲劳特性：不同材料具有不同的疲劳特性。
需要了解节点所使用的材料的疲劳性能，以便进行合理的计算。
4. 节点的设计和构造：节点的设计和构造对其疲劳性能也具有重要影响。
合理的设计和施工可以提高节点的疲劳寿命。
二、节点质量要求节点质量是保证节点强度和稳定性的关键。
节点质量的要求包括以下几个方面：1. 材料选择：节点所采用的材料需要符合相应的标准和规范。
材料的强度、耐久性等性能指标需要满足规定要求。
2. 加工工艺：钢筋的加工工艺需要规范和标准化。
加工过程中要注意避免出现劣质加工或者损伤钢筋的情况。
3. 焊接质量：如果节点需要焊接，焊接质量十分重要。
焊接过程中需要保证焊缝的均匀性和强度。
4. 检测与验收：钢筋节点的质量需要经过检测和验收。
通过非破坏性检测等手段，可以评估钢筋节点的质量和性能。
三、建议和建议1. 加强质量管理：在钢筋加工和施工中，需要建立严格的质量管理体系。
加强对材料、加工工艺和施工过程的监督和管理，确保节点质量符合要求。
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这部分要求大家掌握：
影响疲劳强度的主要因素包括，应力幅，应力循环次数，结构构造细节（构造细节决定了应力集中程度，教材按照规范把不同的构造分成了8种类型），疲劳强度的计算。
疲劳破坏属于脆断。
GB50017-2003规定，小结如下：
1、直接承受动力荷载重复作用的钢结构及其连接，当应力变化的循环次数n 等于或大于5万次时（美国规范是2万次），应进行疲劳计算；
2、应力循环中不出现拉应力的部位，可不计算疲劳；
3、计算疲劳时，应采用荷载的标准值；
4、对于直接承受动力荷载的结构，计算疲劳时，动力荷载标准值不乘动力系数；
5、疲劳计算应采用容许应力幅法，应力按弹性状态计算。
区分为常幅疲劳和变幅疲劳。
常幅疲劳计算如下：Δσ≤[Δσ]
Δσ——对焊接部位为应力幅，Δσ=σmax -σmin
对非焊接部位为折算应力幅，Δσ=σmax -0.7σmin
βσ/1][⎪⎭
⎫ ⎝⎛=∆n C ，n ——应力循环次数；C 、β参数，查表确定。
6、规定不适用于特殊条件（如构件表面温度大于150℃，处于海水腐蚀环境，焊后经热处理消除残余应力以及低周-高应变疲劳条件等）下的结构构件及其连接的疲劳计算。
规范存在的问题：
（1）不出现拉应力的部位可不计算疲劳。
但对出现拉应力的部位，例如 σmax =140MPa 、σmin =-10MPa 和σmax =10MPa 、σmin =-140MPa 两种应力循环，Δσ都是150，
按规范计算疲劳强度相同，显然不合理。
（2）螺栓受拉时，螺纹处的应力集中很大，疲劳强度很低，常有疲劳破坏的实例，但规范没有规定，应予补充。
【计算例题】
某承受轴心拉力的钢板，截面为400mm ×20mm ，Q345钢，因长度不够而用横向对接焊缝如图所示。
焊缝质量为一级，焊缝表面加工磨平，。
钢板承受重复荷载，预期循环次数610=n 次，荷载标准值0,1365min max ==N kN N ，荷载设计值kN N 1880=。
试进行疲劳计算。
提示：容许应力幅βσ/1][⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆n C ，4,1061.812=⨯=βC ，2/295mm N f =。
更详细些的规定（不需要大家掌握）：GB50017-2003规范对疲劳计算所作的说明
6.1一般规定
6.1.1本条阐明本章的适用范围为直接承受动力荷载重复作用的钢结构，当其荷载产生应力变化的循环次数4105⨯≥n 时的高周疲劳计算。
需要进行疲劳计算的循环次数，原规范规定为510≥n 次，考虑到在某些情况下可能不安全，参考国外规定并结合建筑钢结构的实际情况，改为4105⨯≥n 次。
6.1.2本条说明本章的适用范围为在常温、无强烈腐蚀作用环境中的结构构件和连
接。
对于海水腐蚀环境、低周—高应变疲劳等特殊使用条件中疲劳破坏的机理与表达式各有特点，分别另属专门范畴；高温下使用和焊后经回火消除焊接残余应力的结构构件及其连接则有不同于本章的疲劳强度值，均应另行考虑。
6.1.3本章采用荷载标准值按容许应力幅进行计算，是因为现阶段对不同类型构件连接的疲劳裂缝形成、扩展以至断裂这一全过程的极限状态，包括其严格的定义和影响发展过程的有关因素都还研究不足，掌握的疲劳强度数据只是结构抗力表达式中的材料强度部分，为此现仍按容许应力法进行验算。
为适应焊接结构在钢结构中日趋优势的状况，本章采用目前已为国际上公认的应力幅计算表达式。
多年来国内外的试验研究和理论分析证实。
焊接及随后的冷却，构成不均匀热循环过程，使焊接结构内部产生自相平衡的内应力，在焊缝附近出现局部的残余拉应力高峰，横截面其余部分则形成残余压应力与之平衡。
焊接残余拉应力最高峰值往往可达到钢材的屈服强度。
此外，焊接连接部位因截面改变原状，总会产生不同程度的应力集中现象。
残余应力和应力集中两个因素的同时存在，使疲劳裂缝发生于焊缝熔合线的表面缺陷处或焊缝内部缺陷处，然后沿垂直于外力作用方向扩展，直到最后断裂。
产生裂缝部位的实际应力状态与名义应力有很大差别，在裂缝形成过程中，循环内应力的变化是以高达钢材屈服强度的最大内应力为起点，往下波动应力幅
min max σσσ-=∆与该处应力集中系数的乘积。
此处max σ和min σ分别为名义最大应力和最小应力，在裂缝扩展阶段，裂缝扩展速率主要受控于该处的应力幅值。
各国试验数据相继证明，多数焊接连接类别的疲劳强度当用σ∆表示式进行统计分析时，几乎是与名义的最大应力比根本无关，因此与过去用最大名义应力max σ相比，焊接结构采用应力幅σ∆的计算表达式更为合理。
试验证明，钢材静力强度的不同，对大多数焊接连接类别的疲劳强度并无显著差别，仅在少量连接类别（如轧制钢材的主体金属、经切割加工的钢材和对接焊缝经严密检验和细致的表面加工时）的疲劳强度有随钢材强度提高稍稍增加的趋势，而这些连接类别一般不在构件疲劳计算中起控制作用。
因此，为简化表达式，可认为所有类别的容许应力幅都与钢材静力强度无关，即疲劳强度所控制的构件，采用强度较高的钢材是不经济的。
连接类别是影响疲劳强度的主要因素之一，主要是因为它将引起不同的应力集中（包括连接的外形变化和内在缺陷影响）。
设计中应注意尽可能不采用应力集中
严重的连接构造。
容许应力幅数值的确定，是根据疲劳试验数据统计分析而得，在试验结果中已包括了局部应力集中可能产生屈服区的影响，因而整个构件可按弹性工作进行计算。
连接形式本身的应力集中不予考虑，其他因断面突变等构造产生应力集中应另行计算。
按应力幅概念计算，承受压应力循环与承受拉应力循环是完全相同的，而国外试验资料中也有在压应力区发现疲劳开裂的现象，但鉴于裂缝形成后，残余应力即自行释放，在全压应力循环中裂缝不会继续扩展，故可不予验算。