田 圓吉伯海楊沐野傅中秋姜竹生

(1.河海大學(xué)土木與交通學(xué)院,江蘇南京 210098;2.江蘇省交通運(yùn)輸廳工程質(zhì)量監(jiān)督局,江蘇南京 210004)

鋼橋面板頂板與豎向加勁肋連接角焊縫疲勞試驗(yàn)

田 圓1,吉伯海1,楊沐野1,傅中秋1,姜竹生2

(1.河海大學(xué)土木與交通學(xué)院,江蘇南京 210098;2.江蘇省交通運(yùn)輸廳工程質(zhì)量監(jiān)督局,江蘇南京 210004)

為研究鋼橋面板頂板與豎向加勁肋連接角焊縫的疲勞性能,采用機(jī)械型振動(dòng)疲勞試驗(yàn)機(jī)對(duì)制作的9個(gè)試件進(jìn)行等幅疲勞加載,并通過(guò)名義應(yīng)力和熱點(diǎn)應(yīng)力2種方法對(duì)試件焊縫疲勞性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。試驗(yàn)結(jié)果表明:疲勞荷載作用下,試件疲勞裂紋開(kāi)展路徑均從焊趾處萌生、沿焊趾開(kāi)展、最終垂直于焊趾沿板橫向往兩側(cè)對(duì)稱(chēng)擴(kuò)展。采用名義應(yīng)力法時(shí),試驗(yàn)結(jié)果均位于JSSC-G疲勞強(qiáng)度為50 MPa的S-N曲線(xiàn)上方;采用熱點(diǎn)應(yīng)力法時(shí),試驗(yàn)結(jié)果均位于Eurocode 3規(guī)范疲勞強(qiáng)度為100 MPa的S-N曲線(xiàn)上方。建議本試驗(yàn)構(gòu)件疲勞細(xì)節(jié)的角焊縫疲勞強(qiáng)度取名義應(yīng)力50 MPa、熱點(diǎn)應(yīng)力100 MPa。

鋼橋面板;豎向加勁肋;角焊縫;疲勞試驗(yàn)

正交異性鋼橋面板由于施工便捷、極限承載力高、自重小、造型美觀等特點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外橋梁建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用,幾乎運(yùn)用于各種橋型[1]。但由于正交異性鋼橋面板構(gòu)造復(fù)雜,構(gòu)件間交錯(cuò)連接和焊接部位多,在荷載作用及結(jié)構(gòu)本身缺陷、焊接殘余應(yīng)力等因素影響下極易出現(xiàn)疲勞破壞[2]。鋼橋面板疲勞分類(lèi)、產(chǎn)生時(shí)間統(tǒng)計(jì)表明,大部分鋼橋面板頂板裂紋發(fā)生在通車(chē)30 a左右,少部分發(fā)生在通車(chē)7 a內(nèi)[3]。鋼橋面板疲勞裂紋初期檢測(cè)難、發(fā)展迅速,嚴(yán)重的可能會(huì)造成突發(fā)性橋面坍塌等事故。國(guó)外對(duì)各地區(qū)的鋼橋面板疲勞進(jìn)行了大量研究,并從疲勞損傷、裂紋路徑等方面對(duì)多種疲勞細(xì)節(jié)開(kāi)展了大量試驗(yàn)和分析工作[4],制定了較為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范。

我國(guó)正交異性鋼橋面板的應(yīng)用發(fā)展迅速,已廣泛應(yīng)用于大跨橋梁。我國(guó)現(xiàn)行的公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范是交通部1986年頒布的《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[5],該規(guī)范對(duì)于疲勞設(shè)計(jì)依舊采用容許應(yīng)力法,而新規(guī)范尚在修訂之中[6]?，F(xiàn)行的《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[7]中雖在構(gòu)造細(xì)節(jié)的S-N曲線(xiàn)中加入了可靠度的方法,但在設(shè)計(jì)方法上依舊采用基于容許應(yīng)力法的無(wú)限壽命方法。盡管?chē)?guó)內(nèi)學(xué)者近年來(lái)針對(duì)鋼橋面板的疲勞性能進(jìn)行了大量研究[8-11],但不足以適應(yīng)實(shí)際工程的需求發(fā)展。由于沒(méi)有成熟的設(shè)計(jì)參考,目前國(guó)內(nèi)橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究單位大多借鑒國(guó)外規(guī)范[12]。

在正交異性鋼橋面板中,鋼橋面板與豎向加勁肋連接處角焊縫是典型的疲勞細(xì)節(jié)之一,在車(chē)輛荷載等因素作用下由于應(yīng)力集中、焊接缺陷等原因極易產(chǎn)生疲勞裂紋。本文針對(duì)該疲勞細(xì)節(jié)進(jìn)行試驗(yàn)研究,并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,提出該疲勞細(xì)節(jié)的建議疲勞強(qiáng)度曲線(xiàn),以期為鋼橋面板疲勞設(shè)計(jì)提供一定的試驗(yàn)依據(jù)。

1 試件模型設(shè)計(jì)

1.1 試件尺寸及材料

試驗(yàn)共設(shè)計(jì)制作9個(gè)試件,編號(hào)分別為SJ1-1～SJ1-9。依據(jù)我國(guó)實(shí)橋設(shè)計(jì)圖紙,豎向加勁肋與鋼橋面板頂板垂直相交,采用角焊縫圍焊方式連接固定。制作該焊縫疲勞細(xì)節(jié)的局部足尺模型,模型幾何尺寸設(shè)計(jì)借鑒類(lèi)似疲勞細(xì)節(jié)試件[4],試件幾何尺寸設(shè)計(jì)如圖1所示。

試件材料與實(shí)橋材料一致,采用12 mm厚的橋梁專(zhuān)用Q345qD鋼板。經(jīng)檢測(cè),該批次試件材料化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果及力學(xué)特性檢測(cè)結(jié)果符合《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》[13]標(biāo)準(zhǔn),鋼材屈服強(qiáng)度Re=453 MPa,抗拉強(qiáng)度Rm= 594 MPa,伸長(zhǎng)度A=26%,彈性模量E=2.06×105MPa。

1.2 試件加工工藝

由于焊接質(zhì)量直接影響焊縫疲勞性能,因此試件加工工藝對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有重要影響。試驗(yàn)試件委托國(guó)內(nèi)大型專(zhuān)業(yè)橋梁鋼結(jié)構(gòu)加工廠——中鐵寶橋(揚(yáng)州)有限公司進(jìn)行加工;試件焊接加工工藝和實(shí)橋焊接加工工藝一致,采用CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行俯焊焊接,角焊縫焊腳尺寸為6 mm。焊前清除板件上焊縫周?chē)?0 mm區(qū)域內(nèi)的銹蝕、污垢等。焊接工作由加工廠具有焊接資質(zhì)的焊接工人進(jìn)行。通過(guò)點(diǎn)焊立件,尾部使用引弧板,采用角焊縫圍焊一道焊順序完成焊接。焊縫包角處弧狀焊縫需嚴(yán)格要求,需要一次完成,不得斷弧,以減少焊縫包角處因分段焊接所引起殘余應(yīng)力不均等對(duì)試件焊縫包角處疲勞性能的潛在影響。焊接完成后切去引弧板,并對(duì)焊縫表面進(jìn)行清渣處理。焊接后變形的試件需進(jìn)行機(jī)械調(diào)直。通過(guò)統(tǒng)一的機(jī)械化及標(biāo)準(zhǔn)化操作流程,保證試件工藝水平和加工質(zhì)量穩(wěn)定。對(duì)加工完成后的試件逐個(gè)進(jìn)行磁粉探傷檢測(cè)以及超聲波探傷(Ⅰ級(jí))檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果表明該批次試件合格。

2 試驗(yàn)加載方案

2.1 測(cè)點(diǎn)布置

每個(gè)試件上布置4個(gè)測(cè)點(diǎn)(CD1～CD4),如圖2所示。根據(jù)歐洲規(guī)范Eurocode 3[14],熱點(diǎn)應(yīng)力通過(guò)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力外推得到,測(cè)點(diǎn)布置有兩點(diǎn)外推及三點(diǎn)外推2種方式,本次試驗(yàn)采用兩點(diǎn)外推法,角焊縫包角處焊趾部位熱點(diǎn)布置測(cè)點(diǎn)為CD1、CD2。名義應(yīng)力法對(duì)各個(gè)疲勞細(xì)節(jié)尚無(wú)統(tǒng)一的測(cè)點(diǎn)布置[15],本次試件測(cè)點(diǎn)布置參考同類(lèi)型試驗(yàn)[4]測(cè)點(diǎn)布置,以便試驗(yàn)結(jié)果間進(jìn)行比較。名義應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置選擇角焊縫附近數(shù)值穩(wěn)定、受邊界條件和焊縫影響較小的測(cè)點(diǎn),以便比較不同試件的受力和應(yīng)力狀態(tài)。名義應(yīng)力測(cè)點(diǎn)對(duì)稱(chēng)布置為CD3、CD4。

2.2 試驗(yàn)加載

試驗(yàn)采用機(jī)械型振動(dòng)疲勞試驗(yàn)機(jī)對(duì)懸臂試件進(jìn)行彎曲疲勞加載。將試件一端與機(jī)架固定,在懸臂端固定機(jī)械型振動(dòng)疲勞試驗(yàn)機(jī),通過(guò)電機(jī)偏心轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)試件上下振動(dòng),實(shí)現(xiàn)對(duì)試件的彎曲疲勞加載。試驗(yàn)加載裝置如圖3所示。

根據(jù)名義應(yīng)力幅將9個(gè)試件分成3組進(jìn)行加載,3組名義應(yīng)力幅等級(jí)分別為60MPa、85MPa、110MPa,實(shí)際加載的名義應(yīng)力幅浮動(dòng)范圍在10%以?xún)?nèi)。若試驗(yàn)中出現(xiàn)試件疲勞荷載循環(huán)超過(guò)1000萬(wàn)次仍未檢測(cè)出裂紋,則定性為試件失效,提高名義應(yīng)力幅等級(jí)繼續(xù)試驗(yàn),其相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)需特別標(biāo)出,僅供參考。試驗(yàn)實(shí)際疲勞加載參數(shù)見(jiàn)表1。

2.3 疲勞失效判定

試驗(yàn)的疲勞失效判定以疲勞裂紋開(kāi)展階段為基準(zhǔn),根據(jù)實(shí)橋疲勞裂紋路徑觀測(cè),此類(lèi)焊縫疲勞裂紋從圍焊端部弧型角焊縫焊趾處起裂,后垂直焊趾向兩側(cè)對(duì)稱(chēng)開(kāi)展。在試驗(yàn)中,裂紋開(kāi)展過(guò)程不便于肉眼觀測(cè),超聲探傷儀器檢測(cè)亦不適用于裂紋動(dòng)態(tài)開(kāi)展的情況,因?yàn)槠诩虞d中試件振動(dòng)劇烈,超聲波探頭位置難以固定,影響判斷。本文試驗(yàn)采用一種簡(jiǎn)單有效的方式觀測(cè)疲勞試驗(yàn)進(jìn)行中的裂紋擴(kuò)展情況,即裂紋擴(kuò)展氣泡動(dòng)態(tài)指示法。疲勞加載過(guò)程中,在起裂部位噴涂少許除銹油,試件開(kāi)裂位置由于裂紋開(kāi)合使油體表面生成小氣泡,可以直觀有效地輔助判斷裂紋擴(kuò)展的位置?；跉馀輨?dòng)態(tài)指示檢測(cè)法,定義試件疲勞壽命采用的標(biāo)準(zhǔn)為:(a)N趾,初次觀察到焊趾處裂紋時(shí)的試件疲勞循環(huán)次數(shù),即裂紋萌生壽命。(b)N10,裂紋開(kāi)展最長(zhǎng)側(cè)的裂紋尖端到焊趾最近點(diǎn)距離為10 mm時(shí),定性為試件疲勞破壞,對(duì)應(yīng)的疲勞循環(huán)次數(shù)定義為試件疲勞壽命。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

裂紋開(kāi)展模式如圖4所示,由圖4可知其與實(shí)橋開(kāi)展模式基本相同。根據(jù)觀測(cè),該疲勞細(xì)節(jié)裂紋開(kāi)展路徑方式較為一致,均從角焊縫包角處焊趾部位起裂,沿焊趾開(kāi)展一段后垂直于焊趾方向沿板橫向向兩側(cè)開(kāi)展。整個(gè)裂紋開(kāi)展過(guò)程疲勞裂紋兩側(cè)開(kāi)展速率基本一致,裂紋成對(duì)稱(chēng)開(kāi)展,如圖5所示。SJ1系列試件疲勞試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

試件破壞后的疲勞破壞斷面如圖6所示。該疲勞破壞斷面最終形態(tài)一致,基本呈對(duì)稱(chēng)開(kāi)展的半橢圓形曲線(xiàn),在斷面中間部位裂紋深度最大,并最終貫穿板厚方向。

3.2 疲勞強(qiáng)度評(píng)價(jià)

在國(guó)內(nèi),尚未見(jiàn)相關(guān)橋梁鋼結(jié)構(gòu)疲勞規(guī)范或指南為鋼橋面板頂板與豎向加勁肋連接角焊縫疲勞細(xì)節(jié)提供可參考的S-N曲線(xiàn)。因此,基于歐洲規(guī)范Eurocode 3、日本鋼道路橋疲勞設(shè)計(jì)指南[16](簡(jiǎn)稱(chēng)為JSSC)、英國(guó)規(guī)范BS 5400[17]中的近似疲勞細(xì)節(jié)對(duì)應(yīng)的疲勞強(qiáng)度曲線(xiàn)對(duì)本文試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)和比對(duì)。將試驗(yàn)結(jié)果與Yamada等[4]進(jìn)行的相似疲勞細(xì)節(jié)試件試驗(yàn)結(jié)果(簡(jiǎn)稱(chēng)為JP)進(jìn)行比較。

試驗(yàn)以N10作為疲勞失效的疲勞循環(huán)次數(shù),試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)全部落在JSSC-G、BS 5400-F2的S-N曲線(xiàn)上方,部分?jǐn)?shù)據(jù)落在Eurocode 3對(duì)應(yīng)疲勞強(qiáng)度曲線(xiàn)下方,試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)落在JP的試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)群內(nèi),數(shù)據(jù)離散性較小,如圖7(a)所示。采用BS 5400-F2疲勞強(qiáng)度曲線(xiàn)評(píng)價(jià),該疲勞細(xì)節(jié)偏安全;采用Eurocode 3對(duì)應(yīng)疲勞強(qiáng)度曲線(xiàn)評(píng)價(jià)該疲勞細(xì)節(jié),部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)落在S-N曲線(xiàn)下方。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,建議采用JSSC-G疲勞曲線(xiàn)對(duì)該疲勞細(xì)節(jié)進(jìn)行評(píng)價(jià),即建議采用疲勞強(qiáng)度為50 MPa的S-N曲線(xiàn)對(duì)鋼橋面板與豎向加勁肋連接處焊縫端部疲勞細(xì)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)。試驗(yàn)中N趾數(shù)據(jù)點(diǎn)落在JP的N趾點(diǎn)群中,且試驗(yàn)試件裂紋萌生壽命總體比JP的試驗(yàn)結(jié)果離散性小,如圖7(b)所示。

CD1和CD2依據(jù)熱點(diǎn)應(yīng)力兩點(diǎn)外推法進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置,兩點(diǎn)外推法公式為

式中:σhs——熱點(diǎn)應(yīng)力;σ0.4t、σ1.0t——距離熱點(diǎn)位置0.4t處及1.0t處的表面應(yīng)力,t為主板厚度。

根據(jù)式(1)對(duì)熱點(diǎn)應(yīng)力進(jìn)行數(shù)值外推,以N10為疲勞失效評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的熱點(diǎn)應(yīng)力法試驗(yàn)結(jié)果如圖8所示,其中ⅡW-90(ⅡW-100)代表國(guó)際焊接學(xué)會(huì)規(guī)定的鋼板與加勁肋該類(lèi)結(jié)構(gòu)的S-N曲線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)為在200萬(wàn)次加載下構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度為90 MPa(100 MPa)。歐洲規(guī)范Eurocode 3的熱點(diǎn)應(yīng)力法焊接接頭疲勞細(xì)節(jié)分類(lèi)不包括本文試驗(yàn)試件疲勞細(xì)節(jié),采用類(lèi)似疲勞細(xì)節(jié)對(duì)應(yīng)的疲勞強(qiáng)度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較參照。與名義應(yīng)力法相比,采用熱點(diǎn)應(yīng)力法評(píng)價(jià)該疲勞細(xì)節(jié)針對(duì)性更強(qiáng),可以反映復(fù)雜受力影響下焊縫疲勞裂紋開(kāi)展的實(shí)質(zhì),但試驗(yàn)結(jié)果的離散性更大,采用疲勞強(qiáng)度為100 MPa和90 MPa的2個(gè)等級(jí)疲勞曲線(xiàn)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)結(jié)果均偏安全,對(duì)該疲勞細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)建議可參考Eurocode 3中熱點(diǎn)應(yīng)力法疲勞強(qiáng)度為100 MPa的S-N曲線(xiàn)。

4 結(jié) 論

a.疲勞裂紋均從角焊縫包角處焊趾部位起裂,沿焊趾開(kāi)展一段后垂直于焊趾方向沿板橫向兩側(cè)開(kāi)展。疲勞裂紋兩側(cè)開(kāi)展速率基本一致,裂紋成對(duì)稱(chēng)開(kāi)展。

b.通過(guò)參考比對(duì)Eurocode 3、JSSC、BS 5400等規(guī)范類(lèi)似名義應(yīng)力疲勞細(xì)節(jié)定義,建議采用JSSC中G等級(jí)的S-N曲線(xiàn)來(lái)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)該疲勞細(xì)節(jié),本文試驗(yàn)結(jié)果均位于JSSC-G(疲勞強(qiáng)度為50 MPa)的S-N曲線(xiàn)上方。對(duì)于本文試驗(yàn)試件疲勞細(xì)節(jié),建議名義應(yīng)力疲勞強(qiáng)度采用50 MPa。

c.Eurocode 3中熱點(diǎn)應(yīng)力法兩類(lèi)S-N曲線(xiàn)評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果均偏安全,建議試驗(yàn)試件疲勞細(xì)節(jié)參考Eurocode 3熱點(diǎn)應(yīng)力疲勞強(qiáng)度100 MPa的S-N曲線(xiàn)。

[1]王春生,馮亞成.正交異性鋼橋面板的疲勞研究綜述[J].鋼結(jié)構(gòu),2009,24(9):9-13.(WANG Chunsheng,FENG Yacheng.Review of fatigue research for orthotropic steel bridge decks[J].Steel Construction,2009,24(9):9-13.(in Chinese))

[2]曾志斌.正交異性鋼橋面板典型疲勞裂紋分類(lèi)及其原因分析[J].鋼結(jié)構(gòu),2011,26(2):9-15.(ZENG Zhibin.Classification and reasons of typical fatigue cracks in orthotropic steel deck[J].Steel Construction,2011,26(2):9-15.(in Chinese))

[3]唐亮,黃李驥,劉高,等.正交異性鋼橋面板足尺模型疲勞試驗(yàn)[J].土木工程學(xué)報(bào),2014,47(3):112-122.(TANG Liang,HUANG Liji,LIU Gao,et al.Fatigue experimental study of a full-scale steel orthotropic deck model[J].China Civil Engineering Journal,2014,47(3):112-122.(in Chinese))

[4]JI Bohai,LIU Rong,CHEN Ce,et al.Evaluation on root-deck fatigue of orthotropic steel bridge deck[J].Journal of Constructional Steel Research,2013,90:174-183.

[5]JTJ 025—1986 公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6]周泳濤,鮑衛(wèi)剛,翟輝,等.公路鋼橋疲勞設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)研究[J].土木工程學(xué)報(bào),2010,43(11):79-85.(ZHOU Yongtao,BAO Weigang,ZHAI Hui,et al.Study of standard fatigue design load for steel highway bridges[J].China Civil Engineering Journal,2010,43(11):79-85.(in Chinese))

[7]TB 10002.2—2005 鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[8]童樂(lè)為,沈祖炎.正交異性鋼橋面板疲勞驗(yàn)算[J].土木工程學(xué)報(bào),2000,33(3):16-21,70.(TONG Lewei,SHEN Zuyan.Fatigue assessment of orthotropic steel bridge decks[J].China Civil Engineering Journal,2000,33(3):16-21,70.(in Chinese))

[9]JI Bohai,CHEN Donghua,MA Lin,et al.Research on stress spectrum of steel decks in suspension bridge considering measured traffic flow[J].Journal of Performance of Constructed Facilities,2011,26(1):65-75.

[10]余波,邱洪興,王浩,等.正交異性鋼橋面板構(gòu)造細(xì)節(jié)疲勞性能及損傷演化研究[J].公路交通科技,2009,26(9):64-70.(YU Bo,QIU Hongxing,WANG Hao,et al.Experimental research on fatigue behavior and damage development of welded conformation of orthotropic steel bridge deck[J].Journal of Highway and Transportation Research and Development,2009,26 (9):64-70.(in Chinese))

[11]榮振環(huán),張玉玲,劉曉光.天興州橋正交異性板焊接部位疲勞性能研究[J].中國(guó)鐵道科學(xué),2008,29(2):48-52.(RONG Zhenhuan,ZHANG Yuling,LIU Xiaoguang.Research on the fatigue performance of the welded joint of the orthotropic deck on Wuhan Tianxingzhou bridge[J].China Railway Science,2008,29(2):48-52.(in Chinese))

[12]張玉玲,辛學(xué)忠,劉曉光.對(duì)正交異性鋼橋面板構(gòu)造抗疲勞設(shè)計(jì)方法的分析[J].鋼結(jié)構(gòu),2009,24(5):33-37.(ZHANG Yuling,XIN Xuezhong,LIU Xiaoguang.Analysis on fatigue design method of orthotropic floor details in steel bridge[J].Steel Construction,2009,24(5):33-37.(in Chinese))

[13]GB/T 714—2008 橋梁用結(jié)構(gòu)鋼[S].

[14]EN 1993-1-9:2005 Eurocode 3:Design of steel structures.Part 1.9:fatigue[S].

[15]OH C K,BAE D.Fatigue test of an advanced orthotropic steel deck system using high performance steel for bridges[J].International Journal of Steel Structures,2013,13(1):93-101.

[16]日本道路協(xié)會(huì).鋼道路橋の疲労設(shè)計(jì)指針[M].東京:丸善株式會(huì)社出版事業(yè)部,2002.

[17]BS 5400—10—1980 Steel,concrete and composite bridges.Part 10:code of practice for fatigue[S].

Fatigue experimental investigation of steel bridge deck plate and vertical stiffener connection fillet weld

TIAN Yuan1,JI Bohai1,YANG Muye1,FU Zhongqiu1,JIANG Zhusheng2
(1.College of Civil and Transportation Engineering,Hohai University,Nanjing 210098,China; 2.Engineering Quality Supervision Bureau,Department of Communications of Jiangsu Province, Nanjing 210004,China)

In order to study the fatigue performance of a steel bridge deck and a vertical stiffener connection fillet weld,a mechanical vibration fatigue testing machine was used to test nine specimens with constant amplitude fatigue loading,and the fatigue performance of the welds of the specimens was evaluated with two methods,the nominal stress and hot spot stress methods.The test results show that,under the fatigue load,the specimens' fatigue crack initiation occurs on the weld toe,and then the cracks grow along the weld toe and finally extend in bilateral symmetrical manner along the plate transverse,which is perpendicular to the weld edge.With the nominal stress method,the test results are above theS-Ncurve in JSSC-G,which has a fatigue strength of 50 MPa.With the hot spot stress method,the test results are above theS-Ncurve in Eurocode 3 specification,which has a fatigue strength of 100 MPa.The results suggest that the fatigue strength of the fillet weld of the test specimens'fatigue details should be set at 50 MPa for nominal stress and 100 MPa for hot spot stress.

steel bridge deck;vertical stiffener;fillet weld;fatigue test

TG405

:A

:1000-1980(2014)05-0433-06

10.3876/j.issn.1000-1980.2014.05.011

2013-09 25

國(guó)家自然科學(xué)基金(51278166);高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金(20120094110009);江蘇省交通科學(xué)研究計(jì)劃(2013Y10-1)

田圓(1989—),女,江蘇鎮(zhèn)江人,碩士研究生,主要從事鋼橋疲勞與維護(hù)研究。E-mail:bs911@163.com

吉伯海,教授。E-mail:hhbhji@163.com