公路钢桥抗疲劳设计概述
桥梁钢结构中抗疲劳设计特点和分析
桥梁钢结构中抗疲劳设计特点和分析稳定性设计钢结构桥梁相比其他金属结构桥梁结构而言，材料质量更轻，强度更高，有着很好的建筑使用价值，但其抗倾覆稳定性能却有待提升。
在以往桥梁钢结构施工环节中就曾经出现桥体触礁倾覆现象，毛序究其原因则是横向抗倾覆设计的不足，这极大地影响了施工安全，也不符合不是工程建设预期的经济效益与社会效益。
其原因是在小半径多车道的桥梁设计中，桥面宽度超过下钢梁的情形下才，横梁受力不均匀，最终导致桥体倾覆。
从上述分析可知，强化桥梁就的横向抗倾覆稳定性设计钢结构有望成为重要的内容。
对此，设计方在进行桥梁钢结构抗疲劳设计时，应对横梁受力情形进行细致深入的计算，尽可能避免横梁出现受力不均的现象，可以保证受力点均匀地分布横木在横梁上，这样可提升立柱的稳定性。
假说研究建筑风格与建筑实践共同表明，在桥梁钢结构建设中其，对横梁处或进行灌砂，可从整体上提升桥梁的稳定性能。
因此，施工方在钢结构桥梁的实施中会中需要对横梁处灌砂，确保横梁稳定。
完整性设计桥体的稳定性是桥身桥梁钢结构施工中的主要追求，而桥体的完整性是保证桥梁钢结构后期运营成本可控的因素。
举例而言，在桥梁焊接中难免会产生大量的常常接头，接头形式的不同，其受力也有着较大的差异性，而接头会的应力作用又部位直接影响到母材的结构受力性能，在实际施工关键环节中，因接头问题而导致的钢构件质量问题随处可见。
此外，在焊接环节中，应力还会导致剪切应力接头产生形变，变形是削弱接头强度的主要就因素，并不可避免地整体焊接接头难以满足桥梁钢结构的导致需要，甚至会产生裂纹，引发严重质量风险问题。
因此，重视焊接接头的设计就有望成为确保稳定性乃至重要的完整性元素。
建设方在焊接过程中，须采用焊接性检验钢板来确定焊接接头的静力及疲劳等级，选择最为适宜的焊接形式，避免焊接中出现接头变形的中同情形。
此外在焊接人体工学中，还应对关键点细节结构设计进行详细的规划与设计，实现焊接过程中受力均匀的目标，如何有效减少焊接接头的应力，减少因接头故障而导致的桥梁钢结构导至连接部位局部受力不平滑的现象，如此，最终也会减少钢结构局部连通局部部位不稳定的情形。
公路钢结构桥梁的疲劳设计要点
公路钢结构桥梁的疲劳设计要点摘要：在公路桥梁整个设计阶段，结合桥涵设计指标的具体要求，要从实际情况入手，优化设计形式，执行有效的评价机制，发挥评价系统的最大化作用。
本次研究中以公路钢结构桥梁的疲劳设计为基础，对设计要点进行分析。
关键词：公路；钢结构桥梁；疲劳设计近些年来我国城镇化建设速度不断提升，公路里程不断增加，公路钢结构设计起到重要的作用，钢结构本身存在应力分布不均匀的现象，不同程度的疲劳程度存在差异，因此针对存在的各类安全隐患，必须做好抗疲劳设计。
一、影响公路钢结构桥梁疲劳性能的影响因素基于公路钢结构桥梁施工的具体要求，在后续利用阶段需要从现状入手，及时对影响因素进行分析，考虑到结构形式的具体要求，对其进行合理化应用。
以下将对影响公路钢结构桥梁疲劳性能的影响因素进行分析。
1.钢结构材料特征对于抗疲劳性能结构而言，在设计阶段要从已有特性入手，对各项性能和指标进行分析，避免出现严重的裂纹或者不良反应。
随着钢结构强度的不断增加，抗疲劳性能增强，但是不是所有材料强度都比较高，要对材料表面结构属性进行了解，最大程度提升其应用能力[1]。
2.外部因素基于现有检验指标的属性要求，考虑到变化因素的特殊性，要及时对结构属性因素进行对比。
如果存在昼夜温差大的现象，是和自然因素存在联系，因此需要及时对影响因素和评价指标进行分析，适当减少压力。
外部因素属于不可控制因素，实践表明，焊接常见的疲劳程度和应力幅度存在联系，需要结合强度和应力值指标对其进行完善设计。
3.内部因素很多结构内部因素直接对公路桥梁疲劳性能造成影响，由于疲劳形象出现变化，因此在结构设计过程中要对钢构件连接形式、公路桥梁结构以及构造细节等进行掌握，以现有焊接技术为标准，采用不同设计形式，能减少钢结构承载力，进而提升其应用优势。
二、公路钢结构桥梁抗疲劳计算1.全寿命周期设计考虑到现有设计形式的特殊要求，在利用阶段，必须综合对车辆荷载力进行分析。
桥梁应用过程中受到其他因素的影响，对施工、运营和维修管理等有严格的要求，在设计过程中，考虑到后期维护系统的可行性和代价等因素要求，需要对结构的替换周期进行分析，以现有的抗疲劳设计指标为例，对公路结构的抗疲劳工程采用分类设计形式，能最大程度减少造价，实现全寿命周期和设计理念的有效结合[2]。
钢结构桥梁抗疲劳设计的解析
钢结构桥梁抗疲劳设计的解析摘要：随着我国的经济的快速发展，公路桥梁建设项目越来越多。
公路钢结构桥梁具有跨径大、自重轻等特点，由于长期承受自重和车辆荷载循环作用的影响，由于钢结构桥梁应力分布不均，各部分具有不同的疲劳强度，除此以外还有桥梁自身的截面发生突变以及焊接连接的部分和反复应力等等情况造成的裂纹，久而久之会导致桥梁断裂的发生。
由于上述的原因，不同的安全隐患存在于桥梁的服役期间，因此在进设计考虑的时候应当从全局上来进行桥梁结构的设计。
对于疲劳设计而言，在我国现行公路桥梁钢结构设计规范中相对落后，从公路的疲劳问题来看，我们现有的研究认知还不是很全面，因此能够对公路以及桥梁的疲劳进行设计是一项十分必要的工程。
为了降低钢结构桥梁出现疲劳问题的几率，在制订抗疲劳设计方法时，就需要先对影响钢结构桥梁疲劳的因素进行仔细研究。
关键词：钢结构桥梁；抗疲劳设计方法；研究1影响钢结构桥梁疲劳的因素1.1 钢结构材料特性钢结构材料特性的好坏是会直接影响到公路以及桥梁的抗疲劳强度的，其特性所受的影响比较多，除了材料本身的性能之外，钢结构的大小也对其抗疲劳强度造成一定的影响，在起初只有一点点的小裂纹出生，随着时间的推移，之前产生的小裂纹会越来越大，其疲劳的性能也会随之增加，除此以外钢结构的强度增强也会使得其疲劳性能增加，由于这样的原因，还是应当使用强度较为合适的材料。
一般的情况下我们能够总结出，当钢结构表面具有比较高的应力的时候，钢结构的表面在之前一般都会产生裂纹。
1.2钢结构内部和外部因素会对公路结构桥梁疲劳性能而言，钢结构内部因素和外部因素也会对其造成影响，疲劳的性能会因此而发生一定的变化。
公路桥梁的建设结构以及每一个钢构件之间的连接形式都是钢结构构造的一个方面，影响钢结构应力分布的因素包括焊接技术、钢结构制造、焊接处理方法、设计方法等。
钢结构自身缺陷也会影响疲劳性能，除此以外钢结构疲劳的产生还会受到其他外部环境因素的影响，外部影响因素一般包括自然环境发生变化、昼夜温差变化过大、外界施加给桥梁的压力、强冻强高温等。
当代钢桥疲劳理论与设计
当代钢桥疲劳理论与设计当代钢桥是各种桥梁形式中最常见的一种，具有重要的交通功能。
钢桥的设计需要考虑到各种负载条件，其中之一就是疲劳负载。
本文将会介绍当代钢桥疲劳理论与设计，以及欧洲规范中对疲劳设计的要求。
首先，我们来了解一下疲劳。
疲劳是物体在连续受到反复交变荷载作用下发生的破坏现象。
对于钢桥来说，疲劳是由于车流荷载的不断通过而逐渐造成的。
钢桥疲劳实际上是一个复杂的问题，需要综合考虑材料的本身特性、结构的形式和交通负载的影响等众多因素。
目前，工程实践中使用的疲劳计算方法主要有应力幅法和循环应力范围法。
应力幅法是最常用的疲劳计算方法之一，它根据应力历程的变化，以及材料的疲劳性能来评估结构的疲劳寿命。
通过应力幅法，可以得到结构在不同循环数下的疲劳寿命曲线，进而判断结构是否满足设计要求。
循环应力范围法是另一种常用的疲劳计算方法，它通过将应力历程拆分成若干个循环，然后对每一个循环的应力范围进行评估，并根据循环应力范围来计算结构的疲劳寿命。
循环应力范围法相对于应力幅法更加简化，适用范围更广。
在欧洲规范中，对钢桥的疲劳设计有着详细的要求。
根据规范的要求，钢桥的疲劳设计需要考虑桥墩、主梁、横梁和桥面板等结构部件的疲劳寿命。
规范规定了疲劳分级和荷载历程的选择方法，以及疲劳设计的验算方法。
对于疲劳分级，规范根据桥梁的交通量和重要程度将其分为6个疲劳类别。
不同的疲劳类别对应不同的疲劳寿命要求和设计方法。
对于荷载历程的选择，规范提供了一系列的荷载历程，包括不同类型的车流荷载、横风荷载和地震荷载等。
设计时需要根据实际情况选择合适的荷载历程，并进行综合考虑。
在疲劳设计的验算方法方面，规范要求使用极限状态法进行计算。
具体的计算方法包括众多公式和计算规则，需要结合实际情况进行具体设计。
除了上述内容，欧洲规范还对材料的疲劳性能和结构的细节设计等方面有着详细的要求。
在材料方面，规范对钢材的抗拉强度、屈服强度和疲劳极限等性能进行了要求。
道路桥梁抗疲劳设计与评估方法
道路桥梁抗疲劳设计与评估方法道路桥梁作为交通运输的重要基础设施，其安全性和耐久性至关重要。
在长期的使用过程中，道路桥梁结构会承受反复的交通荷载作用，容易产生疲劳损伤，从而影响其正常使用和安全性。
因此，道路桥梁的抗疲劳设计与评估方法成为了工程领域中的重要研究课题。
一、道路桥梁疲劳问题的产生道路桥梁在使用过程中所承受的荷载主要包括车辆荷载、风荷载、温度荷载等。
其中，车辆荷载是导致道路桥梁疲劳损伤的主要因素。
车辆在行驶过程中，车轮对桥梁结构产生的冲击力和振动会使桥梁结构内部产生应力循环，当这种应力循环次数达到一定程度时，就会引起结构的疲劳损伤。
此外，道路桥梁的施工质量、材料性能、结构形式等也会对其疲劳性能产生影响。
例如，施工过程中的焊接缺陷、混凝土的不均匀性、桥梁结构的不合理设计等都可能导致结构在使用过程中更容易出现疲劳问题。
二、道路桥梁抗疲劳设计方法1、合理选择材料选择具有良好疲劳性能的材料是提高道路桥梁抗疲劳能力的基础。
例如，高强度钢材在承受反复荷载时具有较好的疲劳性能，可以用于桥梁的关键部位。
同时，高性能混凝土的应用也能够提高桥梁结构的耐久性和抗疲劳能力。
2、优化结构设计通过优化桥梁结构的形式和尺寸，可以减少应力集中现象，从而降低疲劳损伤的风险。
例如，采用流线型的箱梁结构可以减少风阻和水流对桥梁的冲击，降低结构内部的应力水平。
在桥梁连接处和节点部位，应采用合理的构造措施，避免出现尖锐的转角和突变的截面。
3、控制施工质量施工质量的好坏直接影响道路桥梁的疲劳性能。
在施工过程中，应严格控制焊接质量、混凝土的浇筑和养护等环节，确保结构的整体性和均匀性。
同时，对于施工过程中产生的缺陷和损伤，应及时进行修复和处理。
4、考虑交通荷载特性在抗疲劳设计中，应充分考虑交通荷载的特性，包括车辆类型、轴重、车速等。
通过对交通流量的调查和分析，可以确定桥梁结构所承受的最不利荷载工况，从而有针对性地进行设计。
三、道路桥梁疲劳评估方法1、基于现场检测的评估方法通过对道路桥梁进行现场检测，获取结构的实际状况和损伤信息，如裂缝宽度、锈蚀程度、变形量等。
道路桥梁的抗疲劳设计与评估方法
道路桥梁的抗疲劳设计与评估方法在现代交通体系中，道路桥梁扮演着至关重要的角色。
它们不仅是连接各个地区的纽带，更是保障经济发展和人民生活便利的基础设施。
然而，由于长期承受车辆荷载的反复作用，道路桥梁容易出现疲劳损伤，这可能会影响其结构的安全性和耐久性。
因此，进行有效的抗疲劳设计与评估是确保道路桥梁长期稳定运行的关键。
一、道路桥梁疲劳问题的产生道路桥梁在使用过程中，其结构会不断受到车辆行驶产生的动荷载作用。
这些动荷载具有周期性和随机性的特点，当荷载的反复作用次数达到一定程度时，结构内部就会逐渐产生微小的裂纹。
随着时间的推移，裂纹不断扩展，最终可能导致结构的破坏，这就是疲劳问题产生的基本过程。
影响道路桥梁疲劳性能的因素众多。
首先，车辆的类型、重量和行驶速度是重要因素。
重载车辆和高速行驶会加大荷载的作用强度和频率，从而加速疲劳损伤的发展。
其次，桥梁的结构形式和材料特性也对疲劳性能有显著影响。
复杂的结构形式可能导致应力集中，而材料的强度、韧性和疲劳极限则决定了其抵抗疲劳损伤的能力。
此外，环境因素如温度、湿度、腐蚀等也会削弱结构的性能，增加疲劳破坏的风险。
二、道路桥梁抗疲劳设计方法1、合理选择结构形式在设计阶段，应根据实际使用需求和条件，选择具有良好抗疲劳性能的结构形式。
例如，采用连续梁桥相对于简支梁桥可以减少支座处的应力集中，从而提高抗疲劳能力。
对于钢结构桥梁，选择合理的节点形式和连接方式能够有效降低焊接部位的应力水平。
2、优化构件细节设计注重构件的细节设计是提高抗疲劳性能的关键。
例如，在焊接部位应尽量采用平滑的过渡，避免尖锐的转角和突变的截面。
对于混凝土构件，应合理配置钢筋，避免钢筋的密集布置和交叉，以减少应力集中。
3、选用高性能材料选择具有高疲劳强度和良好韧性的材料可以显著提高道路桥梁的抗疲劳性能。
例如，高性能钢材和高强度混凝土在现代桥梁建设中得到了越来越广泛的应用。
4、考虑荷载谱的影响准确分析和预测车辆荷载的类型、大小和分布情况，建立合理的荷载谱。
公路钢结构桥梁设计规范JTGD构件设计疲劳
(D.0.2-2)
Nty ——计算车道所在行车方向上的年总交通量（预测年）； p——重车在总交通量中所占的比率，当无可靠数据时可参考表D.0.2取值；
j——在该行车方向上慢车道与主车道数量和。
交通等级
表D.0.2 重车数量占总交通量的比率p
1 港口、矿区等以货运为主功能的高速公路或一级公路
80%
2 其它高速公路或一级公路
g
交通流量，系数g2
g2
=
Q0 480
Nly 0.5106
1
5
Q0——疲劳荷载模型车总重，模型II为445kN；模型III为480kN
Nty——慢车道或主车道的重车(总重大于10吨)年交通量（预测年），应通过对近 似交通状态道路进行交通调查得到，当无可靠数据时可参考下式计算：
Nly
0.95pNy j
40%
3 二级公路
20%
4 三、四级公路
10%
5.5.5(5.5.6) 有限疲劳寿命设计方法（疲劳荷载计算模型II, III）
g
设计寿命，影响系数g3
g3 tLD /10015 tLD——构件的设计使用寿命(年)
多车道效应系数g4
➢ 疲劳荷载计算模型II
g h h h h h h 4 1N N 1 2 1 2 5 N N 1 j 1 j 5 N N 1 k 1 k 5 1/5
N
L
D
NNCC21(mm2)
D D L
L
N
L
m 和C1、C2均为常数。D称为“常幅疲劳极 限”；L称为“截止极限” ，钢结构m≈3
Nc=2×106
ND
疲劳曲线示意图
NL ogN
影响因素：钢材种类、构造细节、加工制作方法、应力状态、细节的初始缺 陷与残余应力、应力集中程度 、
公路钢结构桥梁设计规范疲劳解读
Δ
= (1 + Δ)( − )
➢荷载模型II、III
Δ2
= (1 + Δ)( − )
Δ2
= (1 + Δ)( − )
参数说明
➢ 为疲劳荷载分项系数，
取为1.0
➢M 为疲劳抗力分项系数,对
重要构件取1.35，对次要构
第j车道上形成应力幅的内力影响线值
➢对荷载模型III
4 =1.0
的计算
➢计算公式
γ1
γ1
2.7
2.7
跨中
2.5
2.4
2.4
2. 5
2.3
10
l
30
2.2
1.
8
2.2
30
)
2.5
2.3
梁端
2.6
0.
01
8(
l
2.6
2.1
2.1
2.0
2.0
2.0
1.9
1.9
lgN
1.0E+09
剪应力疲劳曲线
lgΔτR（MPa）
1000
疲劳细节类别ΔτC
1
100
m=5
100
80
截止限ΔτL
10
1.0E+04
lgN
1.0E+05
1.0E+06
1.0E+07
1.0E+08
1.0E+09
计算公式
➢正应力
Δ = 2 × 106 Δ
Δ = 5 × 106 Δ
疲劳荷载模型II
➢荷载
荷载布置
40kN
60kN
钢结构桥梁抗疲劳设计特点
钢结构桥梁抗疲劳设计特点钢结构桥梁是现代桥梁工程中常见的一种结构形式，它具有高强度、轻便灵活等特点，广泛应用于公路、铁路等交通领域。
在桥梁设计中，抗疲劳是一个重要的设计考虑因素，因为桥梁承受的交通荷载会引起桥梁材料的疲劳破坏，从而对桥梁的安全性和使用寿命产生影响。
钢结构桥梁在抗疲劳设计方面具有以下几个特点。
首先，钢结构桥梁具有优异的抗疲劳性能。
钢材具有较高的强度和韧性，能够在较大的荷载作用下保持结构的稳定性。
钢材的弹性模量较大，具有较高的刚度，能够有效地吸收荷载产生的挠度和变形，减少疲劳损伤的产生。
此外，钢材具有良好的可塑性，能够在荷载作用下产生较大的变形，从而分散荷载，降低疲劳破坏的风险。
其次，钢结构桥梁采用焊接连接，提高了结构的整体性和连续性。
焊接连接可以消除传统钢结构中的螺栓连接点，减少了连接材料的使用量，提高了结构的刚度和稳定性。
与螺栓连接相比，焊接连接具有更好的疲劳性能，能够有效地防止疲劳裂纹的产生并延缓其扩展。
此外，焊接连接还具有较高的相对刚度，可以减小材料的应力集中，改善了整体结构的受力状态，提高了桥梁的抗疲劳性能。
再次，钢结构桥梁在设计中考虑了预应力和纵向受力分布。
预应力技术能够有效地提高桥梁的承载能力和抗疲劳性能。
通过在桥梁主梁上施加预应力，可以减少荷载引起的变形和应力，延缓疲劳裂纹的产生和扩展。
此外，钢结构桥梁还考虑了纵向受力的分布，通过设置合理的截面形状和梁片尺寸，合理分配桥梁的受力，减少疲劳损伤的发生。
另外，钢结构桥梁在施工过程中采用了先进的工艺和技术措施。
钢结构桥梁的抗疲劳性能与其施工质量密切相关。
在桥梁的焊接、连接和防腐等工艺过程中，采用了先进的设备和工艺技术，确保了结构的质量和可靠性。
同时，钢结构桥梁还采用了全面的质量控制措施，对桥梁的材料和施工过程进行监督，确保了桥梁的抗疲劳性能。
总之，钢结构桥梁在抗疲劳设计中具有高强度、轻便灵活、焊接连接、预应力和纵向受力分布等特点。
钢桥疲劳汇总
钢桥的疲劳分析目录一、钢桥疲劳的基本概念二、钢桥抗疲劳设计原理三、钢桥抗疲劳设计方法四、钢桥抗疲劳的构造细节五、正交异性钢桥面板的疲劳问题的讨论一、钢桥疲劳的基本概念疲劳破坏定义：疲劳破坏是材料在低于强度极限的反复荷载作用下，由于缺陷局部微细裂纹的形成和发展直到最后发生脆性断裂的一种破坏。
疲劳破坏的过程钢材疲劳破坏过程：裂纹形成—裂纹扩展—迅速断裂。
钢结构疲劳破坏过程：裂纹的扩展—迅速断裂。
（钢材内部结构不均匀和结构应力不均匀引起）对比可知：由于实际构建的多重因素，使得钢结构的疲劳复杂化疲劳破坏必要条件：○1存在拉应力；○2应力反复；○3产生塑性变形。
疲劳破坏和脆性断裂破坏的区别都为脆性断裂，但疲劳裂纹出现到断裂有相当一段稳定发展期;承受着反复荷载;断口呈波纹状。
疲劳破坏产生的原因钢桥在反复交变荷载作用下，先在其缺陷处生成一些极小的裂痕，此后这种微观裂痕逐渐发展成宏观裂缝，试件截面削弱，而在裂纹根部出现应力集中现象，使材料处于三向拉伸应力状态，塑性变形受到限制，当反复荷载达到一定的循环次数时，材料终于破坏，并表现为突然的脆性断裂。
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：○1钢材材性：钢材性能、构件尺寸、结构表面状况○2结构构造：结构形式、构件连接形式和构造细节外因：○1应力幅值，应力循环特征值○2荷载循环次数○3环境：接触疲劳、高温疲劳、热疲劳和腐蚀疲劳，应力状态⑵疲劳强度的测定，主要是通过从小试件到大型构件实物疲劳试验，获得疲劳性能的真实数据，最终确定相应使用荷载环境下的强度。
疲劳的分类（1）荷载疲劳、畸变疲劳（2）高周疲劳、低周疲劳（3）接触疲劳、微动磨损疲劳（4）腐蚀疲劳、热疲劳（5）随机疲劳、静疲劳·低周疲劳当每次荷载循环中材料经受的应变超出了弹性范围，发生疲劳破坏所对应的循环次数相对较小，这就是低周疲劳。
高等桥梁设计理论——钢桥疲劳设计理论
3.荷载谱与应力谱
雨流法图
3.荷载谱与应力谱
泄水法统计应力历程个应力幅次数的计算原则
（1）镜像同样的应力历程图，对称于与竖坐标轴平行的对称轴，将
两个最大峰值点5和 5 用水平虚线相连，把该虚线以下部分图形看
作一个水池的横断面。
（2）选择最低的谷点泄水。如果有两个或更多相等的最低谷点，则 可以选择任何一个谷点泄水，以水面到该谷点的泄水深度作为一次
3.荷载谱与应力谱
3.1 荷载谱定义： 设计基准期内构件所经历实际运营荷载按其大小及出现次数
全部罗列即为荷载谱，也称活载频值谱。 主要处理方法： 计算方法；（计算每一类车通过，结构内力变化历程，然后将所有历程
累加，要考虑设计荷载和实际荷载的差别的处理）
实际调查测试；（实际荷载） 典型列车或典型车辆。（以此代表复杂的变化车辆，有了典型列车或
3.2 应力历程计算
如何统计应力历程中各应力幅的次数的两种方法。 雨流法
应力历程转动90度，假想雨水沿应力历程流动，由此统计各应力幅 的数量，具体方法如下 （1）从谷点开始流动的雨水到达峰点时竖直下滴，流到下层屋面并继续 往下流，当流到某一层层面遇见一个来源于比本次谷点更低的谷点的雨 水，则停止流动。同理，从峰点开始流动的雨水到达谷点时竖直下滴， 流到下一层面并继续往下流，当流到某一层面遇见一个来源于比本次峰 点更高的峰点的雨水，则停止流动。 （2）任何情况下，在某一层层面流动的雨水遇见上一层面屋面流下的雨 水，则停止流动。 （3）每次雨流的起点和终点作为半个应力循环。
循环的应力幅 i 。
（3）对泄不出去的剩余水，重复第二步，直到水池的水全部泄完为
止，并将每次泄水深度作为一次循环的应力幅 i 。
3.荷载谱与应力谱
公路钢结构桥梁的疲劳设计
公 路 钢 结 构 桥 梁 疲 劳 设 计 方 法
而 有 限 寿命 设计 的构 件应 力设 计 值 在 疲 劳 极 限 值 之 上 ．从 图 １ 中 的 前 半 部 折 线
部 分 ，可 以知 道 在 这 些 区 域 内 的钢 结 构
的增 加 ，呈现 出微 弱 的增 加 趋 势 所 以 公 路钢结 构桥 梁疲 劳设 计 对公 路钢 结 构 桥梁 的设 计 ．采 用强 度 较
陷 产 生 很 大 的影 响 。
而 将公 路 钢 结 构 桥 梁 的 无线 寿 命 设 计 演
变 为 有 限寿 命 设 计 。 影 响 公 路钢 结 构桥 梁 疲 劳性 外部 因素 影 响 公 路 钢 结 构 桥 梁 疲 劳 性 能 的 安全 寿命设 计 能的 因素 根 据 多 年 的 公 路 钢 结 构 桥 梁 设 计 因素 除 了 以上 两 种 类 型 外 外 部 因素 也 安全 寿命 公路 钢结 构桥 梁 设计 ， 经验 ．对 公路 钢结 构桥 梁 疲 劳性 能 产 生 会 对 公 路 钢 结 构 桥 梁 疲 劳 设 计 产 生 一 定 这 种 设 计 方 法 可 以保 证 公 路 钢 结 构 桥梁 影 响 的 因 素 有 很 多 ，综 合进 行分 析 ，可
结 构 构 造 对 公 路 钢 结 构 桥 梁 疲 劳 方 法 在 钢 结 构 桥 梁 设 计 的 过 程 中 ．要 求
抗 疲 劳 性 是 影 响 钢 结 构 桥 梁 使 用 寿 命 的 设 计 的 影 响 主要 体 现 在 ，导 致 公 路 钢 结 结 构 设 计 的 应 力 低 于 钢 结 构 桥 梁 疲 劳 极 主 要 因素 之 一 。为 了将 公 路 钢 结 构 桥 梁
桥 梁 隧 道 Ｉ Ｂ Ｒ Ｉ Ｄ Ｇ Ｅ ＆ Ｔ Ｕ Ｎ Ｎ Ｅ Ｌ ■
钢桥疲劳问题概述
❖ 公式：
△σ0=
ni
i
m
1
m
≤
[σN]
ni
❖ K——应力谱中各应力幅值的数目； ❖ i——表示离散应力幅的次序的整数值； ❖ ni——发生在应力幅Δσi下的应力循环数，由相应的计数法确
➢ 荷载谱—将设计基准期内桥梁构件所经历的实际营运荷 载（如营运荷载与标准活载的比值），按其大小及出现次 数全部开列出来即为荷载谱。荷载谱的形状与影响线的形 状 （长度、顶点位置等）、运量、车辆编组、车辆等因 素有关。
➢ 应力谱—将荷载谱乘上一些系数（如冲击系数、截面几 何特征、反应实际应力与计算应力差异的构造系数等）就 可以得到设计基准期内营运荷载所产生的按大小和出现次 数开列的实际应力集合，称之为应力谱。
常见的S—N 曲线
5、疲劳极限
❖ 结构钢的S—N 曲线上具有水平段，与此水平段相应的最大 应力σmax称为疲劳极限。 S—N 曲线上的水平段意味着在与 它相应的应力水平上，试样可以承受无限多次循环而永不破 坏。因此，可以把疲劳极限定义为：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，疲劳寿命无穷大时 的中值疲劳强度记为σ-1 。
般用N表示。
❖ S—N 曲线：在一定的平均应力σm（或一定的应力比ζ），
不同应力幅△σ的常幅应力下进行疲劳试验，测出试件断裂
时对应的疲劳寿命N ，然后把试验结果画在以△σ为纵坐标 ，以N为横坐标的图纸上，连接这些点就得到相应于该平均 应力σm时的一条S—N 曲线。表示中值疲劳寿命与外加常幅
公路钢结构桥梁及其抗疲劳设计
公路钢结构桥梁及其抗疲劳设计摘要：钢结构桥梁工程数量不断增多，其作为交通系统的重要组成部分，一直以来其施工质量为设计与管理的要点。
其中由于钢结构具有轻质高强，跨越能力较大，也具有较大的挠度，能够有效地减少荷载的缓冲，因此很多公路的钢结构桥梁都采用轻质型钢结构，并采用不同的组合，分别有拱形钢结构，悬索型钢结构等，这些不同的式样兼顾相应的美学与空间上的荷载能力。
关键词：公路；钢结构桥梁；抗疲劳设计一、公路工程中钢结构桥梁的特点及其施工流程由于钢结构在建筑领域的广泛应用，如何控制施工质量以引起业内人士的重视，因此，桥梁建筑对钢结构施工质量的控制就显得尤为重要，对于全焊接钢结构施工监控，我们认为制作阶段的监理工作非常重要，要做好事前控制和事中控制，对各工序，各分项工程都要检查，并且要及时而认真，严格而到位，因为钢结构的产品出现一点误差就有可能导致很严重的后果，造成巨大的损失。
对制作单位距离桥梁的施工现场比较远时候更加要注意。
否侧将造成钢构件因为不符合要求返工而耽误工期，加之桥面现场的作业条件一般比工厂要恶劣些，施工周期比在工厂内拉的更长，所以把所有能在工厂加工的尽量都在工厂完成，到现场组装即可。
二、公路钢结构桥梁疲劳的影响因素1.材料性能在公路钢结构桥梁发挥抗疲劳性的过程中，重要影响因素之一就是钢结构材料特性，主要原因在于：钢构件大小及材料各性能都会在一定程度上影响钢结构桥梁疲劳性，若钢结构有细微裂纹出现，在裂纹增加的情况下，就会增加钢结构疲劳性；而在不断增加钢结构强度的情况下，也会随之增强钢结构疲劳性。
因此，钢结构材料强度需适宜。
除此之外，钢材表面通常是钢结构疲劳裂纹发生的主要部位，并且钢结构外表面也会产生较高应力，而这些因素都会对钢结构桥梁疲劳产生不同程度的影响，可见钢结构材料性能是公路钢结构桥梁疲劳性的影响因素之一。
2.外部因素受钢结构外部因素变化影响，也会导致钢结构桥梁产生疲劳问题，如昼夜温差变化较大、外部自然环境变化影响、较强的高温及强冻情况、外界压力施加到桥梁上等，这些都是钢结构桥梁疲劳产生的外部影响因素，会导致公路钢结构桥梁疲劳性能受到不良影响，使桥梁使用寿命逐渐缩短。
当代钢桥疲劳理论与设计(欧洲规范)
160
C
5 Bundle of parallel strands
160
6 Bundle of parallel wires
160
2
影响疲劳性能的若干因素
EN 1993-1-11 中高强钢的疲 劳细节 6种
1 钢结构疲劳概述
2）结构细节
影响疲劳性能的若干因素
2）结构细节 在EN1993-1-9中将结构细节的疲 劳强度分为14大类。
应力状态 序号 105
1
434
2
380
3
339
4
304
5
271
6
244
7
217
8
193
9
171
10 152
11
136
12 122
13 109
正应力 Δσ
14
98
剪应力
Δτ(m=5)
15 146
2 疲劳设计的几种方法
细节类型 2×106
160 140 125
112
100
90 80 71 63 56 50 45
的深度和长度，根据荷载循环次数和应力幅，计算出材料的应力强度 因子设计值，再根据材料冲击功和设计最低温度等影响因素计算出含 裂纹材料的断裂韧性，根据材料的断裂韧性和应力强度因子计算出极 限裂纹长度，在疲劳裂纹的长度发展到极限裂纹长度的30%-50%时及 时对疲劳裂纹进行修补。
7
3）损伤容限法
2 疲劳设计的几种方法
1 钢结构疲劳概述 镜面抛光
精磨
机械加工
热轧
锻造 盐水腐蚀
700
1000 1300
抗拉强度 (Mpa)
加工时的划痕、碰伤(尤其 在孔、台阶等高应力区)，可能是潜在的裂纹源，应 当注意防止碰划。高强螺栓在推刀槽处断裂。
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。
公路钢结构桥梁的抗疲劳设计研究
公路钢结构桥梁的抗疲劳设计研究抗疲劳设计作为公路钢结构桥梁结构设计关键部分，直接关系到钢结构桥梁的使用寿命，提升其抗疲劳设计水平具有重要现实意义。
文章研究了公路钢结构桥梁抗疲劳的设计方法，为我国公路钢结构桥梁抗疲劳设计提供一些科学的参考，对我国其他交通行业钢结构桥梁抗疲劳设计规范的制订也有着借鉴意义。
标签：公路钢结构桥梁；抗疲劳设计；设计方法Abstract：Anti-fatigue design，as a key part of highway steel structure bridge design，is directly related to the service life of steel structure bridge，so it is of great practical significance to improve the level of anti-fatigue design. In this paper，the design method of fatigue resistance for highway steel structure bridges is studied，which provides some scientific references for the fatigue resistance design of highway steel structure bridges in China. It can also be used for reference in the formulation of anti-fatigue design codes for steel bridges in other transportation industries in our country.Keywords：highway steel structure bridge；anti-fatigue design；design method公路鋼结构桥梁的自重比较轻，跨径比较大，在长期承受车辆自重及荷载的反复作用下容易因应力不均匀分布而使相关结构产生不同疲劳强度，容易会使细微裂纹进一步扩大，容易造成桥梁断裂和坍塌等事故。
关于钢结构桥梁抗疲劳设计的分析
关于钢结构桥梁抗疲劳设计的分析近年来，我国的桥梁越来越多的应用了钢结构，但是钢结构桥梁出现疲劳问题也随之增多。
因为钢结构桥梁在使用过程中受到疲劳荷载的长期影响，而且在疲劳荷载产生的微裂缝会因时间的变迁而扩大，因此桥梁设计人员应该加深对钢结构承载力的认识，车流量较大，环境侵蚀，车辆超载等因素均会导致桥梁发生坍塌事故，因此有关部门予以高度的重视。
标签：钢结构；桥梁；抗疲劳；设计在钢结构桥梁中出现的疲劳问题，对桥梁结构的耐久性造成一定程度的负面影响，疲劳主要有两种，即多轴疲劳与单轴疲劳等等。
而疲劳是影响桥梁结构耐久性的关键因素，设计不合理等诸多原因容易使钢结构发生疲劳性裂纹，加之行车载荷的作用，裂纹会发展成为裂缝，不利于钢结构桥梁的正常使用。
从实践得知，疲劳设计工作的优劣直接影响到钢结构桥梁的使用年限和安全性能。
1 钢结构桥梁疲劳性能产生影响的因素1.1 钢结构材料的特点钢结构材料本身的特点给钢结构桥梁的疲劳性能造成一定的影响，钢结构桥梁材料性质与桥梁钢构件的大小会对钢结构桥梁的疲劳产生影响。
当钢结构材料的表面出现细微裂纹时，钢结构桥梁自身的疲劳性因裂纹变大不断增加；当钢结构的桥梁强度有所增加时，直接导致钢结构的疲劳性能会有所增加，实际上不是因钢结构强度高就代表材料质量越好。
由于在钢结构桥梁钢材表面上会出现疲劳裂纹，这主要是钢结构表面存在较高的应力。
1.2 钢结构的内部因素钢结构内部的因素可以影响到钢结构桥梁的疲劳设计，可以让钢结构桥梁自身的疲劳形象发生一定的变化，刚结构的影响因素主要包含桥梁的构件连接形式，构造细节等内容。
钢结构桥梁的设计形式、钢结构桥梁的制造技术和焊接技术工作都会影响到钢结构应力的分布状态。
1.3 钢结构桥梁的外部因素钢结构的桥梁产生影响的因素除上述两种因素以外，还有外部影响，这种影响直至钢结构的桥梁产生疲劳，外部影响主要包括昼夜温差，自然环境，强冻强高温天气等，还有外界给钢结构的桥梁施加压力，过往行车在行驶中出现的共振。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
公路钢桥抗疲劳设计概述
摘要：基于疲劳与断裂是钢构件失效的最可能原因，应对疲劳设计给于相当的重视。
本文对我国公路桥梁疲劳设计问题进行了简述，并对国外规范进行了总结。
提出了我国疲劳验算的缺陷和制定与完善公路钢桥疲劳规范的迫切性。
关键词：公路钢桥；疲劳设计；荷载模型
abstractbased on fatigue and fracture is the most likely reason in failure of steel members. this paper, resumed the design of highway bridge fatigue problems in our country, and summarized foreign standard. puts forward the defects of fatigue calculation in our country and the urgency to formulate and perfect highway steel bridge fatigue specification.
key words: highway steel bridge; fatigue design; load model 中图分类号：u448.14文献标识码： a 文章编号：
1疲劳研究的必要性
公路钢桥的疲劳是指在车辆荷载的反复作用下构件在低于钢材
屈服强度的情况下发生的脆性破坏。
[1]钢结构构件最常遇到三种破坏形式：拉构件强度破坏、压构件失稳破坏、反复拉压构件疲劳断裂。
其中疲劳与断裂是钢构件失效的最可能原因。
据美国1982
统计结果，80%-90%钢桥的破坏与疲劳断裂有关，1967年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。
警醒下，各国对疲劳给于了相当的重视，随着工程实践和研究的加深，规范也在不断的修订和更新。
由于我国公路钢桥规范的落后导致了钢桥在设计、施工与养护时，不得不参考和使用英国、日本、美国等国外的规程和技术标准，而实际这些国外的规程和技术标准又不完全适合我国的国情。
进行我国公路钢桥的抗疲劳设计, 保证钢桥长期安全使用是摆在桥梁
工作者面前的重要研究课题。
抗疲劳设计方法
桥梁结构在使用过程中所承受的车辆荷载、人群荷载、风荷载以及地震荷载都是变化的，在结构中引起应力的变化。
我们把荷载和应力随时间变化的历程分别称为荷载谱和应力谱，是疲劳设计的关键。
其制定流程：（1）实际车辆荷载—正式调查时，取12或24小时连续现场观测。
（2）荷载谱—实际营运荷载按大小及出现次数全部开列。
（3）疲劳荷载模型—按等效损伤原理简化了的疲劳荷载谱。
（4）应力历程—每一类车型按影响线计算得出相应的应力历程。
（5）应力谱——将所有应力历程计数，得应力谱。
总结我国公路钢桥抗疲劳设计不足，主要有五点：
1、将应力比作为抗疲劳设计的参数，而目前公认的抗疲劳设计应力参数是应力幅。
2、只有以应力比为参数的疲劳细节分级。
3、仍采用以应力比为参数的容许应力法进行抗疲劳设计。
4、没有定义通用疲劳荷载模型。
5、缺少其他与抗疲劳设计有关的相关制作规定。
3国内外疲劳荷载模型简介
目前，桥梁疲劳验算所用荷载一般有三种形式：车辆荷载频值谱、一般标准疲劳车、采用静力强度设计时标准活载中的一辆重车，其中第一种最为精确，它是通过对桥梁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。
目前，国外很多国家都在各自的桥梁设计规范中给出了相应的疲劳设计车辆荷载谱。
（2）
3.1aashto疲劳货车
aashto钢桥疲劳设计指导性规范中定义了一种疲劳货车用于钢
桥的疲劳验算，它是在大量的调查数据基础上得出的代表车型，实际是车辆荷载频值谱的简化。
是一辆三轴设计货车，前轴重两个
35kn，两后轴重145kn，间距为4300mm和9000mm，另外还规定了不同等级公路上此种货车的年交通量。
3.2bs5400疲劳标准车
bs5400中以三种形式给出了疲劳荷载：典型车式样、标准疲劳车及表式样、轴重频值谱。
典型车式样，其频值谱以英国1972
年至1974年的调查为依据，所反映的是英国公路干线在今后若干年内的预期情况。
由于采用典型车式样的活载频值谱在使用时很不方便，需要简化。
所以想到了从疲劳致伤的角度出发，从典型车中提炼出一个“标准车”来。
因发现型号为4a—h的卡车对公路桥梁造成的损伤最为严重，定为“疲劳标准车”，由四轴组成，各
轴重80kn，间距为1800mm、6000mm、1800mm，同时也规定了各类道路每一车道上的年交通量。
3.3eurocode疲劳荷载模型
（1）模型1 —强度验算下的荷载模型,其轴重等于0.7qlk，均布荷载等于0.3qlk和o.3qrk。
最大和最小应力（和）应该由桥上模型的可能荷载布置来确定。
（2）模型2，由一系列理想货车组成，称之“频遇”货车。
（3）模型3，由四轴组成，每轴有两个相同的车轮。
轴重120kn，车轮接触面积为0.4×0.4m2。
（4）模型4，由一系列标准车辆构成，它们共同产生的效应与欧洲公路上特殊车辆产生的效应相同。
（5）模型5，记录的交通量数据的直接应用，若相关，可以用适当的统计和工程上的外推作为补充。
3.4国内抗疲劳设计现状
而目前，我国还没有制定疲劳设计的车辆荷载谱，采用的是静力强度设计时标准活载中的一辆重车，关于疲劳设计荷载，现行《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》规定“验算疲劳强度时，可根据桥梁的实际行车情况，选用实际经常发生的荷载组合中的车辆荷载进行计算。
”[3]实际设计时，一般都根据英美规范或采用我国桥梁设计规范中的静力强度设计时标准活载中的一辆重车。
但在我国部分大城市如上海、广州等都已经做过了一些针对疲劳荷载谱制定而进行的交通调查，也给出了参考用的疲劳标准车。
只是具有地域局
限性，不具有普遍性。
4结论
1、疲劳破坏因反复荷载的作用而产生，因此应采用频遇荷载作为疲劳荷载。
而我国进行疲劳设计采用的疲劳荷载与进行强度设计的荷载一致，并不合理。
2、我国的公路桥荷载情况复杂、钢桥的制作工艺、安装技术水平与国外不同，施工质量控制能力较差、管理养护水平与国外先进国家也有较大的差距，如果照搬国外的规范，必然使钢桥设计施工中留下难以避免的遗憾甚至安全隐患。
制定与完善我国自己的公路钢桥疲劳规范迫在眉睫。
参考文献
[1]陈绍蕃.钢结构设计原理[m]．3版．科学出版社．
[2] 岳峰.任晓菘.公路钢桥疲劳车辆荷载研究进展[j].建筑钢结构进展，2009(4)：36-39
[3] 刘兆吉.公路钢桥抗疲劳若干理论问题研究.。