铁路钢桥连接疲劳试验方法

刘晓光、张玉玲、陶晓燕、赵欣欣、田越、史志强、王丽。

铁科院铁建所。

《钢桥疲劳与维护》系统介绍了钢桥疲劳基本理论和维护技术，是作者吉伯海、傅中秋近十年来关于钢桥疲劳与维护研究的阶段成果。其中，理论研究方面包括疲劳开裂特征、基于随机实测车流的钢桥振动响应、焊接疲劳性能和构造对疲劳性能的影响；技术研究方面包括疲劳的评定技术、检测技术、钻孔止裂技术、冲击闭合技术、开裂技术，并对疲劳预防性维护进行了探讨。

《钢桥疲劳与维护》内容全面，考虑实桥养护工作需求，可供从事钢桥维护及管理的技术人员和科研人员参考，亦可作为桥梁工程专业研究生教材使用。

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 我国钢桥疲劳研究现状

1．3 缆索支承桥梁钢箱梁桥疲劳研究发展方向

1．4 结语

本章参考文献

第2章 疲劳开裂理论与研究方法

2．1 疲劳开裂机理

2．2 疲劳评估理论

2．3 疲劳研究方法

2．4 本章小结

本章参考文献

第3章 疲劳开裂特征

3．1 疲劳开裂主要截面位置

3．2 钢桥疲劳开裂细节

3．3 疲劳开裂扩展规律

3．4 疲劳开裂过程特征变化

3．5 本章小结

本章参考文献

第4章 随机车辆荷载下的钢桥动力响应

4．1 南京长江三桥随机车辆荷载模型

4．2 江阴长江大桥随机车辆荷载模型

4．3 斜拉桥动力响应分析——南京长江三桥

4．4 双塔悬索桥动力响应分析——江阴长江大桥

4．5 三塔悬索桥动力响应分析——泰州长江大桥

4．6 钢箱梁疲劳细节寿命评估

4．7 本章小结

本章参考文献

第5章 焊接接头疲劳性能

5．1 钢桥主要焊接接头

5．2 焊接工艺及材料特性

5．3 不同焊接方式的焊缝疲劳性能

5．4 焊接缺陷与金属疲劳

5．5 焊接热效应与接头疲劳

5．6 焊接接头性能改善

5．7 本章小结

本章参考文献

第6章 构造对疲劳的影响

6．1 钢桥面板板件厚度对疲劳的影响

6．2 钢桥面板构件参数对疲劳的影响

6．3 钢桥面板局部构造形式对疲劳的影响

6．4 铺装层对钢桥面板疲劳的影响

6．5 钢桥面板抗疲劳新型构造介绍

6．6 钢桁梁节点构造对疲劳的影响

6．7 本章小结

本章参考文献

第7章 典型瘸害检查与开裂评定技术

7．1 钢箱梁典型病害日常检查

7．2 钢箱梁腐蚀病害综合评分制评定

7．3 钢箱梁疲劳病害模糊综合法评定

7．4 本章小结

本章参考文献

第8章 疲劳开裂检测技术

8．1 现有钢箱梁疲劳裂纹检测技术及适用性分析

8．2 裂纹检测影响因素

8．3 钢箱梁疲劳裂纹综合检测方法

8．4 电阻法检测技术

8．5 疲劳裂纹几何特征超声波检测技术研究

8．6 本章小结

本章参考文献

第9章 钻孔止裂技术

9．1 钻孔止裂技术介绍

9．2 钻孔止裂效果影响因素

9．3 钢桥疲劳裂纹钻孔止裂试验

9．4 本章小结

本章参考文献

第10章 裂纹冲击闭合技术

10．1 技术特点及优势

10．2 局部特征改善效果

10．3 疲劳裂纹*效果

10．4 本章小结

本章参考文献

第11章 疲劳开裂*技术

11．1 钢桥疲劳开裂*概况

11．2 钢桥面板疲劳开裂*时机选取

11．3 裂纹焊合法*技术及效果

11．4 碳纤维补强技术及效果

11．5 本章小结

本章参考文献

第12章 疲劳预防性养护技术探讨

12．1 焊接结构疲劳强度的主要影响因素

12．2 疲劳预防的主要途径与方法

12．3 钢箱梁的疲劳预防养护技术探究

12．4 焊缝磨削及其作用机理

12．5 锤击法及其作用机理

12．6 局部构造措施及其作用机理

12．7 预防措施对钢箱梁疲劳寿命的影响

12．8 本章小结

本章参考文献 2100433B

在考虑惯性效应的I型裂纹两参数疲劳裂纹扩展方程的理论基础上，将钢桥受随机载荷谱块作用下的疲劳裂纹扩展问题通过傅里叶变换、积分中值定理等转化为一个等效的“三参数”等幅载荷作用下的疲劳裂纹扩展方程，从而提出了一个简单实用的钢桥疲劳寿命预测新方法，利用该方法有效地解决了实际钢桥的疲劳剩余寿命问题，具有极为重要的工程应用价值。本项目的研究工作主要有以下几个方面： 1、作为本项目的理论基础，深入研究了考虑惯性效应的疲劳裂纹扩展力学模型及裂纹扩展机理等新概念，对I型裂纹两参数疲劳裂纹扩展方程和速率方程表达式进行了详细的推导和论证，以及对影响疲劳裂纹扩展速率各种因素进行了分析。 2、对于随机载荷作用下疲劳寿命的计算，本项目从随机载荷谱分解入手，将随机载荷谱块作用下的疲劳裂纹扩展问题转化为一个等效的“三参数”等幅载荷作用下的疲劳裂纹扩展问题，从而提出了随机载荷下“三参数”疲劳裂纹扩展方程。并且通过国内外CCT试件试验数据验证了“三参数”疲劳裂纹扩展方程的有效性。 3、把本项目提出的随机载荷作用下疲劳裂纹扩展预测新方法与《随机载荷谱裂纹扩展寿命模型》其它各种寿命模型理论进行了对比分析，结果表明研究中提出的方法无论是计算的简便性还是与试验结果的吻合程度都优越于其它各种模型理论。 4、首次提出了一个简单实用的钢桥疲劳寿命预测新方法，重点分析了随机载荷作用下的疲劳裂纹扩展方程“三参数”的物理意义。详细叙述了应用该方法对钢桥进行寿命评估的三个基本前提条件和计算步骤。归纳了一些常见桥梁结构的应力强度因子及相应的裂纹扩展方程。 5、本课题设计钢箱梁结构试验模型验证本申请项目提出的钢桥疲劳寿命预测新方法。通过监测钢结构的裂纹长度随时间的变化关系，准确地计算出其后裂纹长度随时间变化的曲线，从而预测其剩余疲劳寿命，并与最终试验结果进行比对，结果发现本课题提出的钢桥疲劳寿命预测新方法与最终试验结果吻合程度较高，证明本项目提出的钢桥疲劳寿命预测新方法是可靠的。 2100433B