国内外铁路桥梁规范抗疲劳设计方法分析
浅析铁路桥梁的钢结构抗疲劳设计
浅析铁路桥梁的钢结构抗疲劳设计摘要：钢结构具有轻质、高强，抗拉、抗压性能强等优势，因而在我国桥梁建设中应用十分广泛，桥梁是为满足交通功能的建筑物，现代桥梁钢结构由结构钢加上单元经焊（栓）连接组成为复杂的受力系统，有明确的承载安全和服役耐久性要求。
钢结构桥梁整体性能的好坏，与其整体设计密切相关。
本文从抗疲劳的设计角度，对桥梁钢结构展开设计提出若干抗疲劳设计的建议措施。
关键词：桥梁钢结构完整性设计损伤容限随着我国国民经济的高速发展，钢结构桥梁的建设与应用起着相当重要的作用。
我国铁路运营的桥梁，钢桥已经达到3800座以上，全长300 km以上。
钢结构桥梁的设计中，焊接应用越来越广泛。
钢桥疲劳断裂是结构失效的一种主要形式，由于疲劳失效的钢结构桥梁，越占失效结构的90%。
疲劳一般从应力集中开始，而焊接结构的疲劳又往往是从焊接接头处产生。
因此，焊接接头疲劳的设计是钢结构桥梁设计的关键技术。
本文着重从构造措施上对桥梁钢结构的抗疲劳设计提出建议。
一、钢结构抗疲劳概述钢材在持续反复荷载下，虽然在其名义应力远低于极限强度，甚至还低于屈服点时，也会发生破坏，这种“积劳成疾”的现象称为钢材的疲劳。
在疲劳破坏之前，钢材构件并不出现明显的变形或局部收缩，和脆性断裂一样，是突然破坏的。
所以对承受持续反复荷载的钢结构必须按其受载次数的多少来决定其强度和安全度。
疲劳的机理是钢材内部及其外表总有杂质和损伤(微观的)存在，在反复荷载下，这些薄弱点形成应力集中，开始产生塑性变形，继而应变硬化，于是在该处首先发生微裂(不是肉眼能见的)。
由于反复应力长期地继续下去，遂使这种微裂逐渐扩大，形成裂纹。
随着裂纹的发展，最后导致断裂。
从疲劳试样的断口上，可以发现裂断情况是一部分呈纤维状(曲线部分)，一部分呈晶粒状组织。
纤维状部分，往往是由最外表一点起始，遂渐向内扩张，这一点便是疲劳裂纹的核心。
在试样长期运转下，这一裂口(核心)是一张一合的(受拉张开，受压闭合)。
桥梁设计抗疲劳性能研究
桥梁设计抗疲劳性能研究桥梁，是连接两地的重要通道，就像我们生活中的纽带一样。
咱们每天来来往往经过的那些大桥，看上去坚固无比，但其实它们也面临着各种各样的挑战，其中一个重要的问题就是抗疲劳性能。
你想想看，一辆辆汽车、一列列火车，日复一日地在桥上跑着，这桥得承受多大的压力呀！就像我之前有一次去参观一座正在建设中的大桥，那场面真是震撼。
巨大的钢梁、粗壮的桥墩，工人们在上面忙碌着，汗水湿透了他们的后背。
我站在旁边，都能感受到那种紧张和专注的气氛。
这座桥的设计团队，那可是绞尽了脑汁，要让这座桥能够长久地承受交通带来的压力。
为啥要这么在意抗疲劳性能呢？咱们来仔细说一说。
首先，桥梁要承受的荷载那可不是一般的多。
除了车辆和行人的重量，还有风的力量、温度变化带来的影响等等。
这就好比一个人，天天背着很重的东西，时间长了，身体能不累垮吗？桥梁也是一样，如果抗疲劳性能不好，时间久了，就会出现裂缝、变形，甚至有可能垮塌，那后果可就不堪设想啦！咱们来看看材料方面。
好的材料就像是给桥梁穿上了坚固的铠甲。
比如说高强度的钢材，它的韧性和强度都很棒，可以让桥梁在长期的使用中更耐用。
但是呢，这材料也不是随便选的，还得考虑成本、施工难度这些实际的问题。
再说说桥梁的结构设计。
这就像是给桥梁搭骨架，骨架搭得好，才能承受得住各种压力。
比如说，有的桥梁采用了拱形结构，能够有效地分散荷载；有的采用了箱梁结构，增加了桥梁的抗弯能力。
就像那次我看到的在建大桥，设计师们在图纸前反复讨论，比划着，为的就是找到最优的结构方案。
还有施工质量也非常关键。
哪怕设计得再好，如果施工的时候马虎了，那也会前功尽弃。
比如说，焊接的地方不牢固，混凝土浇筑不均匀，这些小问题积累起来，就会影响桥梁的抗疲劳性能。
为了研究桥梁的抗疲劳性能，科学家和工程师们可是做了大量的实验和监测。
他们会在实验室里模拟各种荷载情况，看看桥梁的材料和结构能承受多久。
还会在实际的桥梁上安装各种传感器，实时监测桥梁的变形和应力情况。
桥梁结构的疲劳分析与评估
桥梁结构的疲劳分析与评估桥梁作为重要的交通基础设施，承载着大量的车辆和行人。
然而，长期的使用和外界环境的影响会对桥梁结构产生疲劳损伤，导致安全隐患。
因此，对桥梁结构的疲劳分析与评估显得尤为重要。
一、疲劳分析的定义疲劳是指由于结构部件长期的受力循环作用下，产生的渐进性损伤和破坏。
在桥梁结构中，由于车辆荷载的频繁通过，桥梁受到反复的载荷作用，容易引起疲劳损伤。
二、疲劳破坏的特点1. 应力集中：桥梁结构的连接点、焊缝或其他结构转换区域容易形成应力集中，导致疲劳损伤的产生。
2. 周期性载荷：车辆和行人通行的周期性荷载会引起桥梁结构的振动，从而对结构产生疲劳损伤。
3. 累积效应：多次循环载荷的作用会使结构上已存在的微小缺陷逐渐扩展，最终导致破坏。
三、疲劳分析的方法1. 统计计算法：通过对桥梁使用的历史数据和交通荷载进行统计分析，评估桥梁的疲劳寿命和安全性。
2. 结构响应法：通过建立动力学模型，对桥梁受到的动力荷载进行响应分析，预测结构的疲劳损伤情况。
3. 监测和检测法：通过在桥梁上安装传感器，实时监测桥梁的振动和变形情况，对结构的疲劳状态进行评估。
四、疲劳评估的指标1. 疲劳寿命：指桥梁结构在疲劳荷载作用下能够安全运行的时间。
2. 安全系数：是指桥梁设计载荷与实际荷载之比，用于评估桥梁结构的安全性。
3. 残余寿命：指桥梁结构在实际使用状态下，经过一定周期的疲劳荷载作用后，仍具有可靠的工作寿命。
五、疲劳评估的措施1. 加固与维修：对已有的疲劳损伤进行修复和加固，延长桥梁的使用寿命。
2. 检测监测：定期对桥梁进行检测和监测，及时发现结构的疲劳损伤，并采取相应的措施。
3. 载荷限制与管理：对大型车辆和超载车辆进行限制和管理，减小桥梁受到的疲劳荷载。
六、疲劳分析与评估的重要性1. 提高桥梁结构的使用寿命，减少维修和加固的成本，降低社会经济的压力。
2. 保障交通安全，减少桥梁疲劳损坏导致的交通事故和人员伤亡。
3. 优化桥梁设计和维护策略，提高桥梁的运行效率和可靠性。
国内外钢筋混凝土铁路桥梁设计方法比较分析
作者简介 ： 园园（９７ ）女 ， 张 １８ 一 ， 山东 济 南 人 ， 士 研 究 生 。 硕
法 进行 了比较分 析 。
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５ 结语
横跨 成 渝 铁 路 施 工 ｌ 梁 段 的 施 工 过 程 中 ， ３索 重 庆 观音 岩长 江大 桥 主桥 结 构 的整 体 稳 定 都 是 足 够 的 ； 结构 的 强度 、 度都是 满 足要 求 的 ； 照高 强螺 栓副 与 刚 按 栓接 主 梁 “ 强度 ” 等 的设计 原 则 ， 剪 强度 检算 表 明主 抗
要 的 意义 。为此 ， 文 对 我 国铁 路规 范 Ｔ ０ ０ ． — 本 Ｂ １０ ２ １ ２ ０ …和 Ｔ ０ ０ ． —２ ０ ， 国铁路 工 程协 会标 ０５ Ｂ １０ ２ ３ ０ ５ 美
力法 、 全 系 数 法 、 损 阶 段 法 发 展 为 极 限状 态 设 计 安 破 法 。随 着结 构可 靠性 理 论 不 断 成 熟 ， 构 设 计 又 逐 步 结 由定 值设 计 法 、 半概 率设 计 法 转化 为概 率 极 限状 态设 计法 。结构设 计 方法 的改 进 ， 为合 理 地 反 映 了工 程 更 结构 在 实 际工作 状态 和极 限状 态 时 的安全 度 。 由于铁 路工 程 结构 的特 殊性 ， 在 极 限状 态 设 计 方 面 的进 展 其
不 大 。我 国《 铁路 桥 涵 钢筋 混 凝 土和 预 应力 混 凝 土结 构设 计 规 范 》（ Ｂ １ ０ ２ ３ ０ ５ 中 ， 筋 混 凝 土结 Ｔ ０ ０ ． —２ ０ ） 钢 构 承 载力设 计采 用 的仍是 容许 应力 法 。我 国铁 道工 程 迅 速发 展 ， 车辆 运行 速度 越来越 高 ， 对铁路 工程 结构设 计 提 出 了新 的要 求 。在 这 种 情 况 下 ， 了解 国外 铁 路 工 程 结构 的设 计方 法并 与 我 国规 范进 行 比较 ， 我 国铁 对 路 工程 结构 设计 方法 的发 展 和规 范的修订 具有 十分 重
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。
桥梁设计抗疲劳性能研究
桥梁设计抗疲劳性能研究在现代交通体系中，桥梁作为重要的基础设施，承担着连接道路、跨越障碍的关键任务。
然而，随着交通流量的不断增大以及车辆荷载的日益复杂，桥梁结构面临着疲劳损伤的严峻挑战。
因此，深入研究桥梁设计中的抗疲劳性能，对于保障桥梁的安全性和耐久性具有极其重要的意义。
桥梁在长期使用过程中，承受着车辆的反复作用、风荷载、温度变化等多种因素的影响。
这些因素会导致桥梁结构内部产生应力循环，当应力循环次数达到一定程度时，就可能引发疲劳裂纹的产生和扩展。
一旦疲劳裂纹发展到一定程度，将会严重影响桥梁的承载能力和使用性能，甚至可能导致桥梁的坍塌，造成巨大的生命财产损失。
为了提高桥梁的抗疲劳性能，首先需要对桥梁所承受的荷载有清晰的认识。
车辆荷载是桥梁疲劳损伤的主要因素之一，包括车辆的重量、行驶速度、车流量等。
不同类型的车辆对桥梁产生的荷载作用也有所不同，例如重型货车产生的荷载通常比小型客车要大得多。
此外，风荷载和温度变化也会对桥梁结构产生一定的疲劳影响，虽然相对车辆荷载来说较小，但在某些特殊情况下也不能忽视。
在桥梁结构设计中，合理的构造细节对于抗疲劳性能至关重要。
例如，焊接节点的设计应尽量减少应力集中，采用平滑的过渡形式。
连接处的几何形状和尺寸也需要经过精心设计，以避免出现尖锐的转角和突变。
同时，在材料选择方面，应优先选用具有良好抗疲劳性能的钢材或混凝土。
施工质量也是影响桥梁抗疲劳性能的一个重要因素。
施工过程中的焊接质量、混凝土浇筑质量等都会直接影响到桥梁结构的整体性和强度。
如果焊接存在缺陷，如气孔、夹渣等，会导致焊接部位的强度降低，容易在反复荷载作用下产生疲劳裂纹。
混凝土浇筑不密实也会降低混凝土的强度和耐久性，从而影响桥梁的抗疲劳性能。
为了准确评估桥梁的抗疲劳性能，需要采用科学的分析方法和试验手段。
有限元分析是目前常用的一种方法，可以模拟桥梁在各种荷载作用下的应力分布和变形情况，从而预测可能出现疲劳损伤的部位。
看各国如何进行UHPC抗疲劳设计.pdf
看各国如何进行UHPC抗疲劳设计原创：桥梁网桥梁杂志普通混凝土结构的尺寸和自重均较大，使得活载应力低，疲劳问题并不突出。
相比之下，超高性能混凝土（UHPC）具有优异的力学性能和耐久性，基于该材料设计的结构往往趋于轻薄化，导致结构中的动力荷载比例越来越高，疲劳问题不容忽视。
本文介绍了UHPC的轴压、轴拉、弯拉疲劳性能，并简要分析各国规范在UHPC抗疲劳设计方面的要求。
疲劳问题的分类疲劳可定义为在反复荷载作用下，材料或结构性能的永久性、渐进性改变过程，该过程伴随着裂缝的萌生与扩展，并最终导致疲劳断裂。
结构的疲劳损伤一般在远低于承载力的荷载下出现，其过程具有持续性，且破坏时往往具有突发性，因而疲劳破坏可能带来灾难性后果，应通过合理设计予以避免。
根据疲劳荷载的循环次数，疲劳问题可分为低周疲劳、高周疲劳和超高周疲劳。
国内外学者已对UHPC开展了一些疲劳试验研究，揭示了UHPC 的基本疲劳性能。
总体而言，UHPC中无粗骨料，基体致密，且掺入了大量钢纤维，基体开裂后，钢纤维能够传递应力并阻止裂缝扩展，从而表现出很强的应力与变形重分布能力。
因此，UHPC的疲劳性能要远优于普通混凝土和钢纤维混凝土。
UHPC的轴压疲劳性能宏观损伤的三个不同阶段方志等对不同含量钢纤维的UHPC进行了轴压疲劳试验，钢纤维的直径和长度分别为0.16mm、12mm，共考虑了三种纤维体积含量，即0%、1.5%和3%。
以应力水平控制疲劳荷载：最大应力水平为Smax=0.4、0.6、0.8。
这里Smax定义为最大应力与UHPC静力抗压强度的比值，即Smax=σmax/fc，最小应力水平为Smin=0.267。
疲劳试验表明，素UHPC（无钢纤维）的疲劳破坏形态表现为劈裂破坏，而含钢纤维UHPC的疲劳破坏形态为剪切破坏。
根据疲劳裂纹的演变过程，UHPC的宏观损伤具体可分为3个不同的阶段，如图1所示。
图1 UHPC宏观裂纹的三阶段演变模式在裂纹潜伏阶段，试件的上、下两端出现数条竖向短裂纹，但裂缝并未迅速延伸。
桥梁结构的疲劳性能分析与设计
桥梁结构的疲劳性能分析与设计桥梁结构是交通建设的重要组成部分，能够便捷地连接两岸，并促进区域经济发展。
但是，桥梁结构在长时间的使用过程中会经受到多种复杂作用力，如风荷载、震动荷载、交通荷载等，长时间使用后，容易出现疲劳损伤。
因此，疲劳性能的分析和设计对于提高桥梁结构的使用寿命和保障行车安全至关重要。
一、桥梁结构的疲劳损伤机理桥梁结构在长期使用中，会长时间受到交通荷载、周期性荷载等作用力的影响，局部区域可能会出现疲劳损伤。
这种损伤是在循环荷载作用下由于塑性和疲劳应力积累导致应力集中区出现撕裂或断裂，最终导致桥梁结构的损坏。
桥梁结构的疲劳损伤机理主要表现在以下几个方面：（1）动载作用下的疲劳损伤：动载荷载作用下，桥梁结构承受随时间变化的交通荷载，其反复载荷会导致钢材中疲劳裂纹的形成，使桥梁结构逐渐疲劳损伤。
（2）土壤沉降作用下的疲劳损伤：由于铁路、公路弯曲轨道的存在、车辆交替通过、换向、停泊等运动活动，使沉降点在一个特定的时间中反复受到十分复杂的负载作用。
（3）环境因素导致的疲劳损伤：如氧化腐蚀、气候变化、大风等，这些因素都会对桥梁结构的耐久性产生不同程度的影响，这也是桥梁结构出现疲劳损伤的主要原因。
以上机理指出了桥梁结构的疲劳损伤机理，这也是桥梁结构设计和维护要注意的关键方面。
二、桥梁结构的疲劳性能分析方法对于桥梁结构而言，正确地进行疲劳性能分析，极为重要，这也是桥梁设计的关键方面之一。
下文将从不同角度，分别介绍几种主流的分析方法。
（1）偶然事件模拟法偶然事件模拟方法是指对桥梁结构在实际使用工况下可能出现的偶然负荷进行事故模拟，对桥梁结构的疲劳寿命、可靠度等进行评估。
这种方法的不足在于，需要建立针对偶发载荷的事故模型，因此工作量较大，并且普遍情况下该模拟方法并不能准确模拟实际工况。
（2）等效荷载法等效荷载法是指通过对桥梁结构荷载作用的幅值及作用次数进行等效转换，找到相等应力下等效荷载的作用次数，对桥梁结构疲劳损伤进行分析。
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国内外铁路桥梁规范抗疲劳设计方法分析周尚猛;李亚东【摘要】回顾中国铁路钢桥设计规范的抗疲劳设计方法,阐述英国BS5400规范和欧洲规范Eurocode3的抗疲劳设计条文,分析比较这些规范抗疲劳设计方法.英国规范和欧洲规范采用了无限疲劳寿命方法和有限疲劳寿命相结合的方法,中国铁路桥规使用的是无限疲劳寿命方法,各国规范均不同程度地使用了概率的方法来处理影响结构疲劳的因素.在特殊结构细节分类和构造细节热点名义应力的计算方法上,英国BS5400及欧洲规范都进行了详细的规定,并且对于剪应力疲劳在欧洲规范中有了较为详尽的计算方法.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2010(000)003【总页数】4页(P46-49)【关键词】疲劳设计;铁路桥规;BS5400;EUROCODE3【作者】周尚猛;李亚东【作者单位】西南交通大学土木工程学院,成都,610031;西南交通大学土木工程学院,成都,610031【正文语种】中文【中图分类】U442.5+11 概述在桥梁工程中,诱发疲劳的外因主要是结构承受的活载(车辆荷载、风荷载等)及其引发的桥梁振动[1]。
随着我国交通运输荷载的增加,桥梁结构疲劳日益成为广泛关注的问题。
各国规范的抗疲劳设计方法一般都从结构热点应力、疲劳损伤累积法则和疲劳破坏概率的角度对桥梁结构进行考察,但这些规范在上述几个方面考虑的方法也不尽相同。
BS5400和欧洲规范,对于结构热点应力的计算方法、荷载谱的假定和抗疲劳概率设计分析方法都做了详细的研究,其中在构件疲劳热点应力计算方面的研究在我国规范中描述较少。
本文主要从上述3个方面阐述英国BS5400规范、欧洲规范(EUROCODE3)和中国铁路规范的抗疲劳设计方法,并对其研究方法和进展作了分析比较。
2 中国铁路桥梁规范疲劳设计方法我国铁路钢桥疲劳设计经历了笼统单一安全系数下容许应力设计(1951年、1958年设计规范、规程)、分细节容许应力设计(1974年、1985年、1996年设计规范)、考虑累计损伤的分细节应力幅容许应力设计(2000年设计规范)3个阶段,不同时期疲劳设计强度与相应采用的设计方法密切相关,自成体系,确保安全[2～3]。
在有了栓焊钢梁的经验和试验数据之后,1975年桥规对疲劳认识更加深入,相应疲劳计算的方法更加具体化了。
具体表现在将铁路钢桥的常见细节分门别类,不同的构造细节采用不同的疲劳验算公式,而且在疲劳构造细节验算时考虑了循环应力比的影响。
1985年和1996年设计规范的疲劳验算方法基本与1975年规范相同,仅个别部分进行了归纳和调整。
1996年铁道部将芜湖长江大桥正桥钢梁疲劳研究列为科技发展计划项目,针对各种焊接细节、焊接工艺做了大量试验,进行分析研究。
芜湖长江大桥首次采用厚板焊接,封闭式整体节点,焊接部位大量增多,构件具有较大的焊接残余应力,故我国以往的铁路钢桥规范已经不能满足我国工程实践的要求。
因此在科研和实践的基础上1999年桥规及2005年桥规在疲劳设计计算上做了较大更新。
主要体现在：(1)将原来的疲劳容许应力修改为疲劳容许应力幅；(2)修订了竖向力的作用效应；(3)修订了双线系数、损伤修正系数、应力比修正系数、板厚修正系数等。
我国铁路钢桥的疲劳设计方法从仅仅认识到疲劳危害开始,已逐步深入到比较准确地将疲劳行为纳入到规范的计算公式中,到目前为止我国现行的铁路桥梁规范仍然使用容许应力法,而且没有详细的疲劳荷载谱[4～6]。
3 英国BS5400抗疲劳设计方法英国BS5400规范是一套包含钢桥、混凝土桥及结合梁桥设计和构造的使用规则,该规范以极限状态设计为基础。
其中第十篇是关于疲劳设计的规定,第十篇关于疲劳的设计实用规则最初公布于1980年,后于1999年更新了疲劳细节的分类。
英国规范BS5400从概率论的角度和疲劳的影响因素的角度比较完整地阐述了公路和铁路桥梁的抗疲劳设计问题。
其第十篇包含了规范的基本假定、细节构造的分类,应力计算的方法、疲劳验算所使用的荷载(包括公路和铁路荷载谱)和构件疲劳损伤的计算等,并说明了疲劳设计的步骤和方法。
BS5400中给出了分别适用于铁路和公路的疲劳荷载,对桥梁结构构件承受交变荷载进行了分类,采用计入损伤度(无限疲劳寿命设计方法)和不计入损伤度(有限疲劳寿命设计方法)两种方法进行设计。
在BS5400中使用了经典的线性损伤累积方法Palmegren-Miner准则来进行结构的损伤计算,并在特定的条件下规范还提供了简化的计算方法。
铁路桥细节构造的疲劳验算方法有两种,其应用方法取决于细节的分级和荷载特征。
一是,不计算损伤度的验算方法(应用这种方法时,若最大应力幅满足规范要求,即结构寿命就满足疲劳设计要求)；二是,计算损伤度的验算方法(这种方法是在细节的应力应变关系及荷载或应力频值谱为已知的情况下,用Palmegren-Miner线性损伤累积法则计算构件的损伤度)。
BS5400中,桥梁钢结构材料的应力循环曲线以实际的试验数据为基础,应力幅和循环寿命之间的关系用对数线性回归方程描述。
对所有可利用的疲劳实验数据进行统计分析,并经不大的经验性调整,使不同的细节构造分级彼此协调,这就建立了各种构造细节的应力幅和循环寿命的关系曲线。
在桥梁构件设计实践中,将受力构件中的各个部分分为若干个等级和制作工艺，以便于使用规范中的具体图表进行设计。
表格中规定了各个制作工艺适用的最大分类等级,并且在表格中可以查到对应构造细节对应的S-N曲线,用以评估结构的疲劳寿命。
在热点的应力计算方面,对于结构中热点的应力可以根据经典的弹性理论将规范中设计荷载产生的轴向应力、弯曲应力和剪应力叠加计算出来,不考虑由于结构局部产生塑性时引起的荷载的重分布。
正交异性钢桥面板各部分弯曲应力,由于其与桥面铺装发生结合作用,会显著降低。
但是这种降低效应必须经过试验确定后才能使用到实际设计中来。
必要时,应力应包括下列效应：(1)剪力滞后、约束扭转和畸变、横向应力、翼缘的曲率；(2)钢板的有效宽度；(3)混凝土在结合构件中的开裂；(4)由于荷载作用点不在节点处、构件在节点处偏心及节点刚性,在桁架结构内产生的二次应力。
在应力计算中,下列效应不需要考虑：(1)残余应力；(2)在标准细节中所不可避免的偏心；(3)应力集中,但是特殊处可以另外考虑；(4)钢板的屈曲。
对于选取疲劳验算所用的荷载时,在确定最大的应力幅时,一般只考虑规范中所列车辆活载的铅垂作用,在必须考虑冲击作用时,应按照规范相应的条文进行修正。
对焊接构件,恒载应力无需考虑。
对非焊接结构,若出现压应力,则在确定有效应力幅时,应考虑恒载应力。
只有对下部结构才考虑离心力的效应。
铁路荷载中,应该考虑的是活载、冲击力和离心力的组合。
4 欧洲规范Eurocode3抗疲劳设计方法[7]20世纪80年代末和90年代,在欧洲标准技术委员会CEN/TC—250的组织和协调下,首先编制了一套欧洲试行规范ENV1991—ENV1999。
经过一段时间的使用后,欧洲标准技术委员会决定,通过修订和补充,将欧洲试行规范转变为欧洲正式规范,即欧洲规范。
欧洲规范是基于极限状态法的设计规范。
Euro code 3中关于疲劳的章节分以下几方面讨论了疲劳设计的方法：规范的基本假定和限制、疲劳荷载、分项系数、疲劳应力谱、疲劳计算方法、疲劳强度、疲劳强度影响因素和疲劳细节分类[9]。
在分析大量模型试验结果的基础上,欧洲规范给出了评估承受疲劳荷载的杆件、连接和接头的疲劳抗力的方法。
这些方法考虑了结构的几何尺寸和由于生产和制造引起的结构缺陷对结构疲劳抗力的影响。
正应力的疲劳强度用应力幅和循环寿命的对数关系曲线表示,每一根曲线表示一种相应的疲劳细节类型,图1中表示出了各种疲劳细节对应的应力幅和循环寿命曲线,剪应力疲劳强度有类似的曲线,见图2。
图1 正应力幅疲劳强度曲线图2 剪应力幅疲劳强度曲线规范中指出当结构承受构件承受提升或者旋转往复荷载、机械振动交变荷载、风致振动荷载、挤压交变荷载(接触疲劳)时必须进行疲劳验算。
但是当结构承受的疲劳应力幅较小或者结构承受的应力循环次数能够确定且该循环次数较小时,可以不进行构件的疲劳设计。
计算疲劳应力幅时,将结构材料考虑为在弹性范围内工作,必要时应当考虑结构振动和冲击荷载的影响。
规范中将疲劳幅的计算划分为母材和焊缝两类进行处理。
由此计算得到应力谱,运用雨流法处理后进行结构损伤度的计算。
疲劳验算可以处理为两大类的设计方法：(1)比较构件已经发生的损伤度和结构能够承受的损伤度(安全寿命设计法)；(2)比较构件的名义应力幅和结构在给定的应力循环下能够承受的应力幅(无限寿命设计法)。
对于热点的应力计算,当构件细节属于规范中所规定的细节时,可以按照规范中给出的名义应力幅进行计算。
特别是欧洲规范指出,对于特殊的结构细节来讲,考虑结构的疲劳性能时必须考虑结构的正应力或者剪应力,必要时两者必须同时考虑。
当使用名义应力法对结构疲劳进行计算时,欧洲规范分3类情况进行阐述。
(1)当结构承受常幅荷载时,疲劳计算的准则为式中,Δσ为名义应力幅；γFf为疲劳荷载分项系数；γMf为疲劳强度分项系数；ΔσR为对应设计寿命时结构细节的疲劳强度。
(2)对于结构承受变幅疲劳荷载时,疲劳损伤累积计算基于Miner线性损伤准则。
如果变幅荷载导致的应力幅大于常幅荷载极限的应力幅时,结构将产生损伤,此时需要计算结构的等效常幅应力值来计算结构的损伤度。
此时式中,ni为使用过程中结构经受的疲劳荷载周期数；Ni为结构细节能够承受的等效常幅荷载周期数。
(3)特别指出的是,欧洲规范中考虑了剪应力疲劳的情况并给出了相应的计算损伤的公式。
规范规定,名义剪应力幅的计算方法与计算名义正应力时相同,但是疲劳寿命曲线中曲线斜率取值为5,且等效应力幅下疲劳寿命的计算公式为式中,Δτc为构件剪切疲劳极限应力幅；Δτi为构件所经受的剪切疲劳应力幅。
当γFfΔτi≤ΔτL/γMf时Ni=∞如果构件同时经受正应力和剪应力,则将要考虑二者的组合效应。
如果名义剪应力幅小于等效名义正应力幅的15%,则剪应力的效应将可以忽略。
在除焊接结构的细节处,由相同的荷载引起的正应力和剪应力或者在荷载应力历程中最大主应力平面变化不是太显著的情况下,最大主应力幅可以用于设计中。
在同一个位置,如果正应力和剪应力相互独立,正应力和剪应力的损伤累积可以用Palmegren-Miner准则,则联合准则如下式中，对于正应力幅；对于剪应力幅。
如果用等效常幅应力,上面准则可以写成对于焊缝的疲劳损伤计算可以采用类似的方法。
5 分析及结语中国规范主要是传承了前苏联规范的思想,并且起步较晚。
1965年到1970年在成昆铁路建设中,首次大规模采用栓焊钢梁,进行了大批的栓焊钢桥构造细节疲劳试验,奠定了我国栓焊钢桥疲劳设计理论基础。