摘要：整体焊接节点钢桁梁具有广阔的应用前景,其疲劳性能由整体焊接节点所决定。以长清黄河大桥为研究对象,通过理论分析和两尺度疲劳破坏试验对钢桁梁整体焊接节点的疲劳性能进行了研究。首先通过全桥杆件内力分析和多尺度疲劳损伤分析确定了控制主桁疲劳性能的整体焊接节点位置及其控制构造细节;在此基础上设计了2类共21个试验模型,其中包括20个构造细节试样模型和1个足尺节段模型,进行了疲劳破坏试验,确定了整体焊接节点控制构造细节的主导疲劳开裂模式、应力集中系数和疲劳强度。研究结果表明:节点顶板、横梁上翼缘与节点板熔透对接焊连接细节是整体焊接节点疲劳性能的控制构造细节,其主导疲劳开裂模式为从节点板焊趾起裂并沿板厚扩展;实际受力模式下,控制构造细节中节点板焊趾应力集中系数为1.163,横梁上翼缘焊趾应力集中系数为1.789;2类试验模型的宏观疲劳裂纹起裂寿命均占总疲劳寿命的75%以上,故将2类试验模型的疲劳失效判据统一定义为出现宏观疲劳裂纹;基于此,2类试验模型所得到的控制构造细节疲劳强度等级基本一致;控制构造细节2种开裂模式名义应力疲劳强度等级均建议采用公路钢结构桥梁设计规范中的FAT80,热点应力疲劳强度均建议采用欧规中的FAT90。

摘要：钢桁梁桥桥面系与主桁的共同作用效应将显著影响纵横梁内力和主桥刚度,对整体节点与相应受力构件连接细节的应力水平产生影响,进而影响相关构造细节的疲劳损伤效应。半结合和全结合的板桁结合形式是当前钢-混凝土组合桥面系最常用的两种形式,不同结合方式对桥面系与主桁共同作用效应有显著影响。为探究板桁结合方式对典型下承式钢桁梁桥整体节点疲劳损伤特征的影响效应,以一座宽幅大跨径下承式钢桁梁桥为例,通过分析控制横梁与节点连接细节和主桁下弦与节点对接细节疲劳损伤特征的内力分布规律,确定了两类构造细节对应的最不利整体节点位置,并基于等效结构应力法和线性损伤累积理论对其开展了多尺度疲劳损伤分析,确定了在板桁半结合和全结合方式下两类构造细节的主要开裂模式在标准疲劳荷载下的应力历程,从而剖析了两类构造细节的疲劳损伤特征,并基于串联失效模型确定了整体节点控制疲劳开裂模式,从而量化了板桁结合方式对整体节点疲劳损伤的影响效应。研究结果表明:钢桁梁桥板桁全结合方式相较于半结合方式而言,能显著提高主桥刚度,从而减小横梁面外弯矩和主桁弦杆内力,但对横梁面内弯矩影响不明显;横梁与节点连接细节的疲劳损伤最不利整体节点位置为支座附近节点,主桁下弦与节点对接细节的疲劳损伤最不利位置为跨中附近节点,两类板桁结合方式下最不利节点位置没有差异;相较于板桁半结合方式,全结合方式使横梁与节点连接细节的等效结构应力幅降低了60%以上,主桁下弦与节点对接细节的等效结构应力幅降低了80%;整体节点控制疲劳开裂模式为裂纹起裂于横梁上翼缘与节点板连接焊缝的节点板焊趾,全结合方式下整体节点疲劳损伤度相较于半结合方式降低了64%。板桁结合方式对下承式钢桁梁桥的桥面共同作用效应产生显著影响,从而改变桥面系纵横梁和主桁杆件的受力状态,进而对整体节点疲劳损伤产生显著影响,因此在进行整体节点疲劳性能评估时应充分考虑桥面板与主桁的共同作用效应的影响。