钢结构桥梁抗疲劳设计特点
1钢结构的特点与疲劳
第一章绪论钢结构是用钢板、型钢，通过焊缝、螺栓等方式连接而成的结构。
主要内容有材料、连接、基本构件和结构设计。
钢结构与钢筋混凝土结构、木结构和砌体结构都是工程结构的不同分支，它们之间有许多共性。
例如，在结构体系、内力分析和设计程序等方面基本相同。
但由于材料性质不同，因而钢结构在构件的截面形式、构件的计算方法、连接方法及构造处理方面与其它结构有很大的差别。
钢结构内在的特性是由其原材料及构件的加工过程决定的，学习钢结构要注意它的特点。
§1.1我国钢结构的发展概况我国是最早应用钢结构的国家，但是历史的原因致使现代建筑钢结构的应用及发展与发达国家相比，已有相当大的差距，最大的差距在于建筑钢结构。
钢结构是由生铁结构逐步发展起来的，中国是最早用铁制造承重结构的国家。
远在秦始皇时代（公元前二百多年），就有了用铁建造的桥墩。
以后在深山峡谷上建造铁链悬桥如四川大渡河桥，我国古代还建造了许多纪念性建筑，如山东济宁市的铁塔寺铁塔，镇江的甘露寺铁塔等，这些表明我国古代建筑和冶金技术方面的高度水平。
中国古代在金属结构方面虽有卓越的成就，但由于受到内部的束缚和外部的侵略，相当一段时间内发展较为缓慢。
即使这样，我国工程师和工人仍有不少优秀设计和创造，如1927年建成的沈阳黄姑屯机车厂钢结构厂房；1928～1931年建成的广州中心纪念堂圆屋顶；1934～1937年建成的杭州钱塘江大桥等。
19世纪后半期开始发展起来的结构力学理论、扎制钢材的普及使“铁结构设计”发展成了“钢结构设计”。
20世纪50年代后，钢结构的设计、制造、安装水平有了很大提高，建成了大量钢结构工程，有些在规模上和技术上已达到世界先进水平。
如采用大跨度网架结构的首都体育馆（平面为矩形）、上海体育馆（平面为圆形）、深圳体育馆，大跨度三角拱形式的西安秦始皇陵兵马俑陈列馆，悬索结构的北京工人体育馆、浙江体育馆，高耸结构中的200m高广州广播电视塔、210m高上海广播电视塔、194m高南京跨江线路塔、325m高北京气象桅杆等，板壳结构中有效容积达54000m3的湿式储气柜等。
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。
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)。
从抗疲劳角度探讨桥梁钢结构设计
【 摘 要】 桥梁钢结构 的疲劳 ， 在一定程度上影响结构的耐久
性 ，分单轴 疲劳和多轴 疲劳。本文将在对影 响桥梁钢结构
效应 ，而常温状态 下需要考虑焊接缺 陷、应 力幅、 构造细节差 异等 ，另外没有根据 引起应力集 中的不 同程度去统 一划 分不同细节构造 ，不仅无 法形成影 响钢结构疲 劳强度 的指标 ，而且结构 设计 计算结果 也不够准确 。
Ｉ Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ｌ ｂ ｒ ｉ ｄ ｅ， ｇ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ， ａ ｎ ｔ ｉ ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｕ ｅ ， ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｇ ｃ ｌｃ ａ ｕ ｌ ａ －
ｆ ∑ △ １
【 关键词】桥梁 钢 结构 抗疲劳 设计计 算
二 、 桥梁钢结构抗疲劳设计计算 方法 桥梁钢 结构 抗疲劳设计 ，需要借 助可靠简单 的
计算方法 ，从桥 梁钢结构实用性功 能的视 角 ，以及 结合全 国通 用的桥梁钢结构抗疲 劳设计原则 ，完成 钢结构抗疲劳 的设计计 算工作 。 １ ．钢结构构件连接疲 劳抗力方程式 从可 靠性的角度 ，桥梁钢 结构疲劳抗力方程可 参考 《 铁路桥梁钢 结构 设计规 范》 ，如下所示。
ｂ ｉ ｒ ｄ ｇ ｅ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ， ｒｏ ｆ ｍ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｏ ｆ ａ ｎ ｔ ｉ ｆ ａ ｔ ｉ ｕｅ ｇ ， ｐ ｕ —
不 可 实 测 ： 抗 疲 劳 计 算 公 式 为
（ １ ） 母材： ｌ ｇ Ｎ ＋４ ． ０１ １ ｏ ｇ Ａａ ：１ ５ ． ３ ６ ４ —０ ． １ ８ ２ ｔ ； （ ２ ）横 向对 接 熔 透 焊 缝 隙 ：
钢梁混凝土桥梁的疲劳性能研究
钢梁混凝土桥梁的疲劳性能研究随着交通工具的不断发展和交通运输的日益繁忙，桥梁建设已经成为现代化城市发展的重要组成部分。
而桥梁建设中的关键问题之一就是如何确保桥梁的安全性和耐久性。
在桥梁的设计中，钢梁混凝土结构是常用的一种结构形式。
本文将围绕着钢梁混凝土桥梁的疲劳性能进行研究，对其相关内容进行探究。
一、疲劳性能的定义和影响因素疲劳性能是指材料或结构在交变载荷作用下表现出来的抵抗力。
任何一个结构体系，都会受到外部载荷的作用，并且在长期使用过程中不断受到反复的载荷作用，导致结构的疲劳损伤。
因此，疲劳性能是衡量一个结构体系寿命的重要指标之一。
影响钢梁混凝土桥梁疲劳性能的主要因素包括：材料的强度、承载能力、几何形状、工程施工质量等。
二、疲劳性能的试验研究为了研究钢梁混凝土桥梁的疲劳性能，一般需要进行试验研究。
其中，大样本试验是研究钢梁混凝土桥梁疲劳性能的常用方法。
大样本试验是指将钢梁混凝土桥梁的完整结构放置在特制试验台上，通过反复施加载荷来模拟实际工况下的载荷作用。
试验结果可以评估钢梁混凝土桥梁的耐久性和疲劳寿命。
另外，还可以使用小样本试验方法来研究钢梁混凝土桥梁的疲劳性能。
该方法利用试验材料进行破坏试验，通过测试结果来研究材料内部的断裂机制和疲劳破坏形态。
这种方法的优点是可以通过多次破坏试验来获得更多的数据，得到较准确的试验结果。
但是，其不足之处在于仅限于研究材料的疲劳性能，无法考虑结构复杂情况下的影响因素。
三、桥梁疲劳的修复和加固方法由于桥梁的使用过程中，往往会受到不同程度的疲劳损伤，因此，对于具有一定历史的桥梁来说，必须进行定期检测和修复。
桥梁的修复方法主要包括焊接、强化、防震等措施。
其中，钢板强化是提高桥梁疲劳寿命的常用技术。
通过在桥梁梁上设置加强板，可以提高钢梁混凝土桥梁的整体承载能力，改善其疲劳性能。
此外，对于新建桥梁来说，也可以采取预应力技术、金属脱氧和高强度钢筋等措施来加固桥梁的疲劳性能。
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。
关于钢结构桥梁抗疲劳设计分析
关于钢结构桥梁抗疲劳设计分析李善群（中国市政工程西北设计研究院有限公司安徽分公司，安徽合肥230000）摘要：钢结构桥梁为国家重点施工项目,其设计的合理性、科学性是保障工程可投入使用、正常运转的前提,而抗疲劳设计为其中的重点,直接关乎着公共安全、经济效益。
本次研究首先对钢结构成具有的疲劳性能特征展开分析,并总结设计所需遵循的原则,提出设计要点,以指导相关工作的开展,增强整体建设质量。
关键词：钢结构;桥梁;抗疲劳设计钢结构桥梁为一种重要的桥梁结构类型,可依据相关标准及通用要求,在设计、研发生产、施工过程中,起到极具优势且独特的模块化作用,且在重复利用的环保领域,价值也较为突出。
而在钢结构桥梁具体使用过程中,钢结构所呈现出的抗疲劳性能如何,可对使用效果产生直接影响,同时,对桥梁整体质量也具决定作用,若抗疲劳性能未及标准,除寿命会明显缩短外,且还增加了维修几率,引发资源浪费。
故分析钢结构桥梁在对抗疲劳性能进行设计时所遵循的原则及策略,可为相关应用提供参考依据。
1桥梁钢结构所具有的疲劳性能特征就桥梁钢结构而言,其所属钢构件在制作时,以金属为原料,而金属在特征上,具疲劳属性,在使用中,易受自身材料、内、外等多因素影响,渐有累积损伤产生,进而出现裂纹,在车辆载荷的持续作用下,裂纹渐趋扩大,促使裂缝形成,最终影响到交通安全。
1.1钢结构材料方面的因素研究所示,钢构件是主要引发桥梁钢结构出现抗疲劳性的因素,即使钢构件问题极其微小,放在桥梁钢结构中,会表现为被无限放大的情况,故需从材料源头展开关注,以使钢结构抗疲劳性能可从根本上对设计要求满足。
1.2钢结构内部因素能够影响钢结构桥梁抗疲劳性能的还有自身内部因素,如桥梁的构件连接模式和细节、设计形式、制造技术以及焊接技术等,都能影响到钢筋结构应力的分布状况。
1.3钢结构外部因素外部因素以自然环境因素为主,包括昼夜温差因素、高温强寒强冻等。
同时,过往超负荷运载的车辆对桥梁的压力也属外部因素范畴。
- 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)。
钢结构桥梁抗疲劳设计特点
01、稳定性设计
钢结构桥梁相比其他桥梁结构而言，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倾覆现象，究其原因则是横向抗倾覆设计的欠缺，这极大地影响了施工安全，也不符合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，桥面宽度超过钢梁的情形下，横梁受力不均匀，最终导致桥体倾覆。
从上述分析可知，强化桥梁钢结构的横向抗倾覆稳定性设计就成为重要的内容。
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，保证受力点均匀地分布在横梁上，这样可提升横梁的稳定性。
理论研究与建筑实践共同表明，在桥梁钢结构建设中，对横梁处进行灌砂，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需要对横梁处灌砂，确保横梁稳定。
02、完整性设计
桥体的稳定性是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重要因素。
举例而言，在桥梁焊接中难免会产生大量的接头，接头形式的不同，其受力也有着较大的差异性，而接头部位的应力作用又会直接影响到母材的结构受力性能，在实际施工环节中，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，应力还会导致接头产生形变，变形是削弱接头强度的主要因素，并不可避免地导致焊接接头难以满足桥梁钢结构的整体需要，甚至会产生裂纹，引发严重质量问题。
因此，重视焊接接头的设计就成为确保稳定性乃至完整性的重要元素。
建设方在焊接过程中，须采用焊接性检测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情形。
此外在焊接设计中，还应对关键细节进行详细的规划与设计，实现焊接过程中受力均匀的目标，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连接部位局部受力不均匀的现象，如此，最终也会减少钢结构局部连接部位不稳定的情形。
03、其他设计
除了桥体稳定性、焊接完整性的设计以外，桥梁钢结构设计中还有很多值得注意的地方，当前的结构内力计算大都是以边孔采用单悬臂，中孔采用简支挂梁作为结构来进行计算的。
在该计算中桥梁被划分为若干的单元，每一个单元截面上都编有号码，并输入相应的信息，如单元特征信息等。
此外，预应力、收缩徐变以及活载计算都是计算的重要内容。
当桥梁主道过宽时，需要对车道钢结构宽箱梁的设计进行优化，如在支座采取竖向加劲肋等相关措施。