芜湖长江大桥钢梁细节疲劳强度的研究.pdf

维普资讯 第22卷 ，第5期 中 国 铁 道 科 学 Vo【．22 NO5 20O1年 10月 CH1NA RAILWAY SCIENCE October，2001 文章编号：1001—4632 2【001)05—001507 芜湖长江大桥钢梁细节疲劳强度的研究 张玉玲 ，潘际炎 ，张建民 ，辛学忠 (1．铁道部科学研究院，北京 100081；2铁道部科技教育司，北京 100038) 摘 要：芜湖长江大桥是中国20世纪末修建的跨度摄大、规模最大的公铁两用新型桥梁，设计中采用了一 系列新技术——新结构、新材料 、新工艺。本文作为芜湖桥关键技术研究项 目之…，对钢梁疲劳设计方法 及 对重要构造细节疲劳试验研究予 介绍 ，包括 般理论、芜湖桥研究采用的设计理论和方法、所进行的大吨位 疲劳试验 、试件破坏的形态描述和所得到的疲劳试验结果。该研究成果及时提供给大桥设计者，保证 r太桥的 设计质量和建设工期 并被纳^200(1年公布实施舯 捣E路桥粱钢结构设计规范》T 美键词：芜湖长江_太桥 ；焊接钢粱；疲劳：谩计参数 中图分类号 ：U4414：[G,4[15 文献标识码 A [况的随机疲劳试验机 。到 70年代，国外已广泛 l 疲劳研究发展历史 使用由电子计算机控制的电液伺服疲劳试验机进行 随机疲劳试验 l949年 w ullw．发表了著名的 对疲劳现象最先进行系统试验研究的学者是德 对疲劳试验数据进行统计分析的方法。1965年～ 国人W6hlerA．，他于 1850年设计出第一台疲劳试 1970年在我国成昆铁路建设中，首次太规模建设栓 验机进行机车车轴疲劳试验，并首次使用金属试样 焊钢粱，进行了大批的各种栓焊钢粱构造细节的疲 进行疲劳试验。1871年他发表了系统论述疲劳寿命 劳试验，奠定了我国栓焊钢桥疲劳设计理论的基 与循环应力关系的论文，提出了S-N曲线和疲劳极 础 1990年铁道音科学研究院大型结构试验室引进 限的概念，确定了循环应力是疲劳破坏 的主要因 了我国第一台2000kN (以后又引进为 20000kN) 素，奠 定 了金 属疲 劳研 究 的基 础。前 苏联人 液压伺服疲劳试验机，为我国铁路钢结构大吨位疲 (~peHeenC．B．在 20世纪 4O年代推导出常规疲劳 劳试验研究创造了条件。 的没计计算公式．将根据 S—N 曲线的水平段 (即 在概率疲劳设计方面，1961年 StulenF．B．等 疲劳极限)进行的设计称为无限寿命设计，根据 s 人在机械设计中考虑了材料疲劳极限的概率分布 曲线的斜线段进行的设计称为有限寿命设计 为 1964年～1969年，美国人 HaugenE．13．对两个正 解决变幅应力下的有限寿命设计问题，1945年美国 态分布函数的代数运算进行了分析，为强度干涉模 人 MinerM．A．在对疲劳累积损伤问题进行大量试 型的可靠度计算奠定了基础。从 1970年开始，美 验研究的基础上，将Pa[mgrenJ．V．在 1924年估算 国人 KececiogluI]．完善了用强度干涉模型进行概 滚动轴承寿命时提出的线性累积损伤理论公式化， 率疲劳设计的一套方法，使疲劳可靠性研究走上了 形成rPalmgrenMiner线 性累积损伤法则 1974 一 个新阶段。1988年～1994年我国开始对铁路钢 年美国学者J．W．Fisher通过大量足尺焊接粱疲劳 桥进行疲劳可靠度设计研究，将钢桥设计中许多参 试验结果．证明影响疲劳的主要因素是应力幅、小 数予以统计分析、揭示了其中的统计规律 其中疲 是最大应力和应力比 劳荷载谱的研究成果，为后来考虑累积损伤制订的 凌劳试验方面 ，2O世纪 50年代研制出厂闭环 疲劳设计方法提供了可靠的数据基础。 控制的电液伺服疲劳试验机 60年代随着