基于断裂力学的铆接钢桥疲劳寿命研究

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1、公路交通技术2013年12月第6期TechnologyofHighwayandTransportDec．2013No．6基于断裂力学的铆接钢桥疲劳寿命研究袁佩(招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067)摘要：在役钢桥的疲劳问题日益突出，传统疲劳分析方法的准确性依赖于桥梁受载历史，交通量不断变化使得受载历史不易获取，而断裂力学分析方法则可以避开这一难题。基于断裂力学原理，研究铆接钢桥的疲劳寿命，并将断裂力学分析方法应用于重庆某铆接钢桥疲劳寿命的计算。关键词：断裂力学；铆接钢桥；疲劳寿命文章编号：1009—6477(2013)06—0066

2、—05中图分类号：U448．36文献标识码：AResearchOnFatigueLifeofRivetedSteelBridgesBasedOI3FractureMechanicsYlIANPeiAbstract：Thefatigueproblemsofin—servicesteelbridgesareincreasinglyprominent，theaccuracyoftraditionalfatigueanalysismethodsrelyonloadinghistoryofbridges，andcontinuouschangesoftraf

3、ficvolumeleadtodificultyofobtainingloadinghistory，whilethefracturemechanicsanalysismethodcanavoidsuchproblem．Basedontheprincipleoffracturemechanics，thispaperresearchesthefatiguelifeofrivetedsteelbridgesandappliesthefracturemechanicsanalysismethodtocalculationofthefatiguelifeo

4、fsomerivetedsteelbridgeinChongqing．Keywords：fracturemechanics；rivetedsteelbridge；fatiguelife我国在20世纪2O—70年代建造了大量铆接钢困难。此外，计算所采用的构件疲劳抗力曲线取自桥，其中运营超过50年的就有1万多座⋯。这些桥美国规范，不能确保与我国桥梁的实际情况完全符梁承受着日益繁重的交通荷载，有些已经显示出疲合。以上因素往往导致结果离散性偏大，与真实情劳迹象，如南京长江大桥。对于这些老钢桥而言，疲况有较大差别。克服这些缺陷的最佳方案是采用断劳是控制其寿

5、命的一个主要因素，但鉴于当时的技裂力学方法，根据已观察到的裂纹(很少发生)或假术水平和钢材质量，疲劳问题在设计时没有得到充设的裂纹来模拟裂纹的扩展以计算桥梁的剩余寿分考虑。随着交通量的不断提高，这些按照老标准命。为了更精确地计算钢桥的疲劳寿命，本文基于设计的桥梁剩余使用寿命大大降低，增加了失效倒断裂力学原理，研究铆接钢桥的疲劳寿命计算方法，塌的风险。并将此方法应用于重庆某铆接钢桥疲劳寿命的计桥梁作为国家交通的命脉，在国民经济中处于算。十分重要的地位。一些钢桥见证了城市的发展，有些已经成为当地不可或缺的城市景观，继续保存它1断裂力学计算疲劳寿命们无

6、疑会带来很大的社会效益。因此，要想安全、经1．1断裂力学简介济地使用老钢桥，则对其剩余疲劳寿命必须加以研断裂力学是研究含裂纹物体的强度和裂纹扩展究和解决。规律的科学，其是固体力学的一个分支，又称裂纹力计算老钢桥剩余寿命可以采用经典疲劳分析方学。它起萌于20世纪20年代英国科学家A．A．格法，即按照传统韦勒曲线进行分析J，但前提是受载里菲斯对玻璃低应力脆断的研究。其后，国际上发历史必须准确已知，这对运营多年的钢桥来讲较为生了一系列重大的低应力脆断灾难性事故，从而促收稿日期：2013—07—05作者简介：袁佩(1985一)，男，重庆市人，硕士，助工2

7、013年第6期袁佩：基于断裂力学的铆接钢桥疲劳寿命研究67进了断裂力学的研究，并于50年代开始形成断裂力学。根据所研究的裂纹尖端附近材料塑性区的大式中，Y为几何修正系数。对于简单断力模型可以小，可分为线弹性断裂力学和弹塑性断裂力学；根据从应力强度因子手册查到：所研究的引起材料断裂的载荷性质，可分为断裂静CCT(中心裂纹模型)力学和断裂动力学。断裂力学的任务是：求得各类l，(f詈)．0—0．5詈+0．37(詈)2—0．0(詈)材料的断裂韧度；确定物体在给定外力作用下是否=——；发生断裂，即建立断裂准则；研究载荷作用过程中裂√卜纹扩展规律；研究在腐蚀

8、环境和应力同时作用下物(4)体的断裂(即应力腐蚀)问题。目前，断裂力学已在DECT(双边裂纹模型)工程领域得到广泛应用。a--断裂力学疲