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钢桥疲劳设计综述桥梁结构中的应力脉动主要是由活载及其引起的桥梁震动所造成的。
应力变动的幅度越大，即使平均应力小于屈服应力也会发生疲劳破坏。
铁路桥梁列车活载比较大，引起的震动也比较大，所以，铁路桥的疲劳问题更加突出。
公路桥中有些应力变化比较大的地方也要注意疲劳问题。
比如斜拉索如果经常发生风震也会发生疲劳问题。
造成疲劳破坏的原因有钢材的材料特性和局部拉应力的集中程度。
外因则是应力反复的循环特征和次数。
因此在计算结构进行疲劳研究时，需要对上述内因和外因做研究。
1.钢桥的疲劳特征钢桥的疲劳一般认为疲劳失效通常起始于高应力区，如几何突变处、受拉残余应力区和尖锐的不连续处（按裂纹处理）。
在循环应力作用下，疲劳裂纹始于此处，最终在剩余界面不能承受荷载峰值时构件失效。
疲劳裂纹的扩展近似沿最大主应力的垂直方向，其扩展速率成指数增长，早期增长较慢，占疲劳寿命的大部分。
由于这个原因，要较发现钢结构的裂纹则比较困难。
在设计钢桥时，比较容易发生疲劳裂纹的部位有：焊缝的根部或焊址、倒角、冲孔或钻孔、剪开边或锯开边、高接触压力下的表面、张紧索的根部、材料的不连续处或焊接缺陷、由于机械损伤而形成的刻痕或擦痕。
另外，在荷载具有较高动静比、荷载作用频繁、采用焊接、复杂接头的部位、环境的影响也会引起疲劳。
2.疲劳的分析处理方法疲劳的分析处理方法主要有以下四类：（1）无限寿命设计无限寿命设计方法的出发点是构件在设计应力下能够长期的安全使用。
对于等循环应力，即应力幅和平均应力不随时间变化的稳定交变应力状态，无限寿命设计方法的强度条件是构件的工作应力不小于等幅疲劳应力极限强度。
对于随时间变化的不稳定的交变应力状态，可按最大应力幅小于构件的疲劳应力极限进行设计。
无限寿命设计作为一种简化的设计方法，往往使设计的构件过于笨重。
为了充分利用材料的承载潜能，设计应力水平不断提高，疲劳设计方法也从无限寿命设计进入有限寿命设计阶段。
（2）安全寿命设计安全寿命设计是保证结构在一定使用期内不发生疲劳破坏，因此允许构件的工作应力超过疲劳极限。
大温差地区UHPC在钢桥面铺装中的疲劳性能研究大温差地区UHPC在钢桥面铺装中的疲劳性能研究引言：钢桥面是连接公路与桥梁的关键部件，它承担着行车负荷以及大温差环境带来的热胀冷缩应力的作用。
热胀冷缩往往会导致桥面铺装的破坏和损失，因此，稳定的桥面铺装材料具有重要意义。
本研究的目的是评估在大温差地区使用UHPC（超高性能混凝土）作为桥面铺装材料时的疲劳性能。
通过实验和数值模拟的方法，研究了UHPC钢桥面的疲劳寿命和其与温度变化之间的关系。
方法：1. 实验设计通过制备研究钢桥面疲劳性能的试件，来评估UHPC材料的使用可行性。
试件选择常见于实际桥面的矩形形状，通过模拟桥面上车流的加载来模拟实际使用条件。
使用不同频率和振幅的载荷来施加疲劳加载，记录试件的位移和应力响应。
通过多次加载，观察试件的疲劳性能和损伤情况。
2. 数值模拟使用有限元方法对UHPC钢桥面在温度变化下的疲劳性能进行模拟。
建立UHPC材料的本构模型和桥面的几何模型，并考虑温度变化对材料性能的影响。
通过施加温度加载和行车荷载，模拟桥面在实际使用条件下的受力情况。
观察材料的位移、应力和损伤情况，并通过模型进行参数分析，评估UHPC材料在大温差环境下的疲劳性能。
结果与讨论：1. 实验结果实验结果表明，UHPC钢桥面在疲劳加载下表现出较好的性能。
通过观察试件的位移和应力响应，发现UHPC材料具有较高的强度和韧性，能够有效承受疲劳荷载带来的变形和应力。
实验中未观察到明显的疲劳损伤或破坏现象，说明UHPC钢桥面具有良好的抗疲劳性能。
2. 数值模拟结果数值模拟结果显示，UHPC钢桥面在温度变化下的疲劳性能与其热胀冷缩特性密切相关。
温度变化引起桥面的长度变化，产生内应力，从而影响桥面的疲劳寿命。
分析结果表明，随着温度变化的增加，UHPC钢桥面的疲劳寿命逐渐减小。
因此，在大温差地区使用UHPC作为桥面铺装材料时，需考虑温度变化对其疲劳性能的影响。
结论：本研究通过实验和数值模拟的方法，评估了UHPC钢桥面在大温差地区的疲劳性能。
钢桥梁制造有关问题之八再论正交异性钢桥面板疲劳控制技术----正交异性钢桥面板疲劳细节优化方案探讨张剑峰李军平车平前言正交异性钢桥面板广泛应用于大跨度桥梁中，该类结构在运营过程中出现了大量疲劳裂纹，引起了大家的广泛关注。
近二十年来，国内的多家机构对正交异性钢桥面板的疲劳问题进行了大量研究，力求解决这一难题，并取得了一定的成果。
目前,针对该结构细节提出了多项创新优化方案，其中部分方案已应用于新建项目。
本文就各优化方案再次进行探讨。
1、正交异性钢桥面板疲劳裂纹成因正交异性钢桥面板的疲劳是一个系统问题，外因是反复作用的汽车荷载，内因就是构造细节(包括制造因素的影响)，外因和内因的共同作用从而萌生裂纹。
针对正交异性钢桥面板的疲劳裂纹，国内外多个机构进行了大量的试验研究，研究结果表明，此结构的疲劳裂纹可分为由荷载引起的开裂和面外变形引起的开裂，前者也称为主应力引起的开裂，后者也称为次应力引起的开裂。
[1]1.1 主应力引起的疲劳裂纹正交异性钢桥面板由主应力引起疲劳裂纹的部位不多，主要是U 肋嵌补段对接焊部位，因现场仰焊难以保证焊缝质量,且背面贴钢衬垫的结构细节导致其疲劳等级较低，在车辆荷载作用下，该对接焊缝很容易萌生疲劳裂纹。
根据研究成果，目前已将该部位的连接方式由焊接改成高强度螺栓连接，实桥应用情况良好，其疲劳问题已基本得到解决，在此不予讨论。
1.2 面外变形引起的疲劳裂纹正交异性钢桥面板疲劳裂纹主要集中在U肋与横隔板交叉部位下端(即横隔板弧形缺口)，以及U肋与面板的焊缝部位。
统计数据表明，以上两类疲劳开裂分别约占疲劳裂纹总数的38.2%和18.9%[2]。
究其根源，此两类裂纹均属于面外变形引起的疲劳开裂。
1.2.1 U肋与面板焊缝的裂纹正交异性钢桥面板直接承受轮载反复作用，面板产生如图1所示的结构变形，纵肋与面板连接处承受相互平衡的三个弯矩的共同作用，焊缝两侧力矩交替变化，于是，在焊根和焊趾处产生弯曲次应力，疲劳裂纹便从焊趾和焊根处萌生扩展。
清华大学土木系钢桥结构的疲劳破坏分析XXX 201XXXXXX2014-9《钢结构断裂与疲劳》课程论文钢桥结构的疲劳破坏分析（XXXX，土硕X，学号：201XXXXXX）摘要：随着钢桥设计理论和制造技术的快速发展，国内外钢桥迎来了蓬勃发展的时代。
但同时，钢桥的疲劳问题也越来越引起人们的注意。
本文从国内外研究现状、现存技术问题及研究方法等方面对钢桥疲劳问题进行综合阐述。
关键词：钢桥疲劳寿命焊接节点1前言在20 世纪三十年代以后，随着钢桥设计理论和制造技术的快速发展，国外公路钢桥迎来了蓬勃发展的时代。
虽然我国的公路钢桥发展起步较晚，但是从20 世纪八十年代中期以后，随着国内经济与技术水平的迅速提高，我国大跨度公路钢桥进入了建设的高峰期。
尤其进入21 世纪后，我国快速建成了一批规模进入世界前列的钢桥。
随着钢桥的建设规模记录不断被刷新，钢桥已成为大跨度桥梁的主要形式[1]。
近年来，虽然人们对疲劳断裂问题的研究已有一定的进展，工程师也采取了不少预防措施，但是陆续还是有一些钢桥发生疲劳破坏事故，这说明进行钢桥疲劳破坏分析、预测是十分必要的。
但是这项工作同时也是十分困难的。
本文就目前国内外的钢桥疲劳破坏的相关情况予以综述，让读者更加了解钢桥的疲劳破坏。
2国内外研究现状2.1国外钢桥疲劳问题研究历程及现状人们对疲劳问题的研究历史最早可以追溯到19世纪初[2]。
当时金属材料在交通工具和机械设备中逐渐得到广泛的应用，但其中的一些运动部件时常发生破坏。
这些破坏多发生在部件截面尺寸突变处，而且破坏时的应力远低于材料的屈服强度，这些问题引起了工程师们的关注。
1829年，德国矿业工程师W.A.J.Albert对矿山传送带链条进行了反复加载试验，这被公认为是人类最早的疲劳研究工作[3]。
1837年，他发表了第一篇关于疲劳试验结果的论文[4]。
1843年，苏格兰土木工程师W.J.M.Rankine最早研究发现了铁路机车车轴的疲劳破坏是由裂纹出现和发展造成的。
大跨度桥梁钢桥面板跨尺度疲劳损伤评估方法
张宁;余凯;崔闯;张清华
【期刊名称】《土木与环境工程学报（中英文）》
【年(卷),期】2024(46)3
【摘要】大跨度斜拉桥正交异性钢桥面板的顶板与纵肋焊接构造细节在车辆荷载作用下易产生疲劳损伤进而导致服役性能降低、影响行车安全。
为评估大跨度桥梁钢桥面板的疲劳性能,提出基于细观损伤力学的大跨度钢桥疲劳损伤跨尺度评估方法;推导了基于细观损伤力学的钢桥面板疲劳损伤演化模型,在此基础上,结合实测交通数据,实现了基于Monte-Carlo法的随机车流模拟;最后,将提出的方法应用于一座大跨度三塔斜拉桥。
研究结果表明,大跨度斜拉桥钢桥面板体系焊缝周围区域的累积疲劳损伤程度明显高于桥面板体系的其他部位;顶板与纵肋焊接构造细节的疲劳损伤累积呈现明显的非线性,预测的疲劳寿命远小于Miner线性疲劳损伤累积准则的结果。
【总页数】10页(P161-170)
【作者】张宁;余凯;崔闯;张清华
【作者单位】西南交通大学土木工程学院;中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】U448.36
【相关文献】
1.基于损伤力学-有限元法的大跨度钢桥梁构件疲劳损伤累积分析
2.大跨钢桥钢箱梁损伤时变模型及疲劳可靠性评估
3.基于健康监测的大跨钢桥梁疲劳损伤评估
4.以疲劳评估为目标的大跨钢箱梁桥车桥耦合动力分析方法
5.基于联合概率法的重载铁路大跨钢桁梁桥剩余疲劳寿命评估
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钢桥疲劳分析基本理论综述科技经济市场疲劳是钢材在重复荷载所引起的反复应力作用下，在材料传力途径有局部缺陷或疵点处逐渐形成裂纹并扩展到断裂的一种行为。
由于桥梁应用材料科学理论发展的不完善、材料本身的缺陷、施工技术、施工方法、施工质量问题、车辆超载等方方面面的原因，许多桥梁都发生了疲劳破坏，给人民群众生命财产造成巨大损失，同时也在社会上造成极其不良的影响。
正交异性闭口加劲钢桥面板已成为大中跨度现代钢桥所通常采用的桥面结构形式，它的疲劳性能更格外令人关注。
钢桥面板受力复杂，节点类型及构造细节多式多样，它们的疲劳性能目前正在一些发达国家中开展研究，并取得了一定的成果[1]。
可是到目前，各国桥规还没有关于钢桥面板疲劳设计的细则，在桥梁疲劳分析方面较为先进的英国桥规BS5400指出疲劳验算时应力分析和连接细节的疲劳强度分类需做专门的研究[1][2]。
目前钢桥面板疲劳验算的基本理论有疲劳验算所用的荷载和加载方式以及疲劳分析方法。
1疲劳验算采用的荷载及加载方式1.1荷载谱和应力谱1.1.1荷载谱和结构的静力设计不同，钢桥的疲劳设计所采用的荷载不应是按最不利情况采用强度设计时的标准活荷载，而应考虑采用经常作用的各种实际的车辆荷载，从而计算他们所引起的累积损伤。
为此，需要研究活荷载的频值谱，也称荷载谱。
荷载谱的制定，原则上应将设计基准期内通过桥梁的每一类车型按不同形状的影响线计算出相应的内力历程，然后再将所有的内力历程予以累计，就得到所需要的荷载谱。
为表示方便起见，一般另外再用标准活载对同样的影响线计算出标准荷载所产生的内力，而营运荷载的大小则用营运活载的内力与标准活载的内力之比来表示。
由此可见，荷载谱的形状随影响线的形状（长度、顶点位置等）、运量、车辆编组、车辆等因素而异。
虽然钢桥疲劳是由于日常各种荷重的车辆反复作用而引起的累积损伤过程，因此疲劳验算所用的荷载应尽可能与实际相符，但这需要现场交通调查，并在调查的基础上综合预测分析，其工作量很大，故可进一步简化处理，（1）车辆荷载频值谱，通过对公路桥梁的交通调查得出日常各种典型车辆的荷重和出现的相对频率。
大跨度中承式钢箱拱桥稳定性分析摘要：本文以某主跨度为(30+100+30)m的中承式钢箱拱桥为工程背景，介绍了稳定分析理论，并进行了对比。
采用有限元程序MIDASCIVIL通过分析，说明了在实际工程中，非线性因素对于稳定分析的影响是很大的。
并且探讨了斜靠拱对稳定性的影响。
关键词：中承式钢箱拱桥线弹性稳定分析非线性稳定分析MIDASCIVI程序Abstract: In this paper, a main span of (30+100+30)m half-through steel box arch bridge is taked asThe engineering background. Describes the stability analysis theory, and has carried on the ing the finite element program MIDASCIVIL,analysis shows that in the practical engineering, the stability analysis of nonlinear factors influence is very great.And discussed the inclined arches on the stability influence.Keywords: half-through steel box arch bridge; The linear elastic stability analysis; Nonlinear stability analysis; Midas civil一．引言拱桥在桥梁建筑中占有重要地位,适用于大、中、小跨径的公路桥和铁路桥,更因其造型优美,常用于城市及风景区的桥梁建筑。
但随着跨径的增加和拱肋的轻柔化，其稳定性对整个桥梁的安全影响度增大，有时候还成为设计方案成立与否的关键问题。
大跨度钢桁梁柔性拱桥稳定性能研究摘要：某跨径布置为(130+338+338+130)m的钢桁梁柔性拱双线铁路桥,其跨度和建设规模在同类桥梁中均属于最大,稳定性问题更为突出,设计难度高。
研究在恒载和活载作用下的一类稳定性和二类稳定性。
研究结论：(1)一类稳定过高地估计本桥的承载能力,不能作为承载能力的设计依据；(2)二类稳定非线性特征主要表现为材料非线性,几何非线性的影响可以忽略；(3)加载方式对稳定性分析有较大影响,隔跨布置活载时是最不利的受力状态,全桥满布活载时是最理想的受力状态；(4)具备足够的安全储备,结构设计合理。
关键词：铁路桥；大跨度钢桁梁；柔性拱；稳定性；承载力1 概述失稳是结构破坏的形式之一,拱桥的稳定分析是拱桥设计的关键问题。
分析拱桥的稳定性能,不仅可用于极限设计,而且有助于了解结构的破坏形式,准确探知结构在给定荷载下的安全储备或超载能力[1]。
国内外学者对拱桥的稳定性做了大量研究工作[2-9]。
过去,人们对拱桥的稳定性分析主要采用线性屈曲法,由于该方法未考虑非线性效应和结构“初始缺陷”的影响,仅适用于理想状态[10]。
随着计算方法的提高和计算机技术的发展,考虑几何非线性和材料非线性的有限元法成为稳定分析中强有力的工具。
钢桁梁柔性拱是连续钢桁梁和钢箱拱组合的一种桥型,充分发挥连续钢桁梁承载力大和钢箱拱跨越能力强的优势,受到桥梁界的青睐。
钢桁梁柔性拱桥典型的已建工程有合福铁路合肥南环线(114.72+229.5+114.75)m双线铁路桥[11-12]、厦深铁路榕江(110+2×220+110)m双线铁路桥[13],在建工程有沪通长江大桥天生港专用航道(140+336+140)m公铁合建桥[14],这也是目前最大跨度的铁路钢桁梁柔性拱桥。
以某大跨度2×338 m双主跨钢桁梁柔性拱桥为实例,研究在不同布载工况下的结构稳定性,为设计提供依据,为类似工程提供参考。
2 结构稳定性理论结构的稳定性分为基于线弹性的一类稳定问题和基于非线性的二类稳定问题。
