1、,5 构件设计 （疲劳）,吴 冲 同济大学桥梁工程系 ,公路钢结构桥梁设计规范,5.5.1 结构构件与连接疲劳验算细节,5.5.1 承受汽车荷载的结构构件与连接，应按疲劳细节类别进行疲劳验算。,5.5.1 结构构件与连接疲劳验算细节,5.5.1 结构构件与连接疲劳验算细节,5.5.1 结构构件与连接疲劳验算细节,5.5.2疲劳荷载,疲劳荷载计算模型I 用于验算全局受力构件是否具有无限疲劳寿命 采用等效的车道荷载，集中荷载为0.7Pk，均布荷载为0.3qk。Pk和qk按公路I级车道荷载标准取值 应考虑多车道的影响，横向车道布载系数应按现行公路桥涵设计通用规范JTG D60的相关规定选用动力放大系
2、数 验算伸缩缝附近构件时，疲劳荷载应乘以额外的放大系数D验算截面到伸缩缝的距离（m） 。,5.5.2疲劳荷载,疲劳荷载模型II 当构件和连接不满足疲劳荷载模型I验算要求时，按模型II验算 用于验算全局受力构件在其设计使用期内的安全性,5.5.2疲劳荷载,疲劳荷载模型III 桥面系构件应采用疲劳荷载计算模型III 采用疲劳荷载计算模型III计算正交异性板疲劳应力时，应考虑车轮在车道上的横向位置概率。加载区域1应布置在横向最不利位置（5.5.7条）,5.5.8 疲劳强度,疲劳寿命：疲劳失效以前所经历的应力循环次数 N,剪应力,SN 曲线 ：在一定的应力幅下进行常幅疲劳试验，测出试件断裂时对应的疲劳
3、寿命N，然后把试验结果画在以log为纵坐标，以log N 为横坐标的图纸上，这种曲线称为疲劳曲线。,疲劳曲线示意图,m 和C1、C2均为常数。DsD称为“常幅疲劳极限”；DsL称为“截止极限” ，钢结构m3,影响因素：钢材种类、构造细节、加工制作方法、应力状态、细节的初始缺陷与残余应力、应力集中程度 、,不同构造细节的疲劳寿命差异很大，对应力幅的大小很敏感,5.5.8 疲劳强度,正应力幅疲劳强度曲线,5.5.8 疲劳强度,剪应力幅疲劳强度曲线,5.5.8 疲劳强度,缆索构件的疲劳细节曲线（13.2.2条）,表13.2.3 缆索构件的疲劳细节构造分类,5.5.4无限疲劳寿命设计方法（疲劳荷载计算
4、模型I）,验算式未消除残余应力后的焊接构件疲劳应力为拉-压循环的非焊接构件以及消除残余应力后的焊接构件,gFf疲劳荷载分项系数，取1.0；gMf 疲劳抗力分项系数，对重要构件取1.35，对次要构件取1.15；ks尺寸效应折减系数， (横向对接焊缝) ; 未说明时，取ks =1.0；DsD正应力常幅疲劳极限（MPa），根据附录C中对应的细节类别按图5.5.8-1取用；DtL剪应力幅疲劳截止限（MPa），根据附录C按图5.5.8-2取用；spmax、 spmin将疲劳荷载模型按最不利情况加载于影响线得出的最大和最小正应力（MPa）；tpmax、 tpmin将疲劳荷载模型按最不利情况加载于影响线得出
5、的最大和最小剪应力（MPa）,5.5.5(5.5.6) 有限疲劳寿命设计方法（疲劳荷载计算模型II, III）,验算式未消除残余应力后的焊接构件疲劳应力为拉-压循环的非焊接构件以及消除残余应力后的焊接构件,DsC、 DtC疲劳细节类别（MPa），为对应于2 000 000次常幅疲劳循环的疲劳应力强度根据附录C和图5.5.8-1、5.5.8-2取用； DsE2、 DtE2按2 000 000次常幅疲劳循环换算得到的等效常值应力幅（MPa） spmax、 spmin将疲劳荷载模型按最不利情况加载于影响线得出的最大和最小正应力（MPa）；tpmax、 tpmin将疲劳荷载模型按最不利情况加载于影响线
6、得出的最大和最小剪应力（MPa）,5.5.5(5.5.6) 有限疲劳寿命设计方法（疲劳荷载计算模型II, III）,损伤等效系数gg1：损伤效应系数 g2：交通流量系数 g3：设计寿命影响系数 g4：多车道效应系数 gmax,，,(a)跨中部分 (b)支承部分 图D.0.5针对弯矩的gmax,5.5.5(5.5.6) 有限疲劳寿命设计方法（疲劳荷载计算模型II, III）,损伤效应系数g1 根据验算构件影响线（面）的临界长度l，按图D.0.1-1取值。当l大于80m，按80m计；当l小于10m时，按10m计。,，,(a)跨中部分 (b)支承部分 图D.0.1针对弯矩的g1,5.5.5(5.5.
7、6) 有限疲劳寿命设计方法（疲劳荷载计算模型II, III）,损伤效应系数g1 验算截面对应的临界长度l 弯矩计算： 简支梁，取其跨径值； 连续梁跨中部位截面(如图D.0.1-2)，取验算截面所在跨的跨径值； 连续梁支承部分截面(如图 D.0.1-2)，取相邻两跨跨径的平均值； 桥道横梁，取相邻桥道纵梁跨径之和。 剪力计算： 支承部分截面(见图D.0.1-2)，取验算截面所在跨的跨径值； 跨中部分截面(见图D.0.1-2)，取验算截面所在跨跨径的0.4倍。 拱桥计算： 吊杆，取2倍的吊杆间距长度； 拱圈，取拱跨跨径一半。,，,(图D.0.1-2跨中部分与支承部分的范围划分g1,5.5.5(5.
8、5.6) 有限疲劳寿命设计方法（疲劳荷载计算模型II, III）,交通流量系数g2Q0疲劳荷载模型车总重，模型II为445kN；模型III为480kNNty慢车道或主车道的重车(总重大于10吨)年交通量（预测年），应通过对近似交通状态道路进行交通调查得到，当无可靠数据时可参考下式计算：(D.0.2-2)Nty 计算车道所在行车方向上的年总交通量（预测年）；p重车在总交通量中所占的比率，当无可靠数据时可参考表D.0.2取值；j在该行车方向上慢车道与主车道数量和。,，,表D.0.2,5.5.5(5.5.6) 有限疲劳寿命设计方法（疲劳荷载计算模型II, III）,设计寿命影响系数g3tLD构件的设计使用寿命(年) 多车道效应系数g4 疲劳荷载计算模型IIk慢车道与主车道数量和 Nj每年在j车道行驶的重车车辆数 hj对应于车道j中线处，形成应力幅的内力影响线值，取正值疲劳荷载计算模型III,，,敬请专家领导 给予指导谢谢！,
