低温环境下铁路钢桥疲劳断裂性能研究.pdfVIP

第2 9 卷 , 第 1 期 　　　　 　　　　　中 国 铁 道 科 学 Vol29 No 1 　 2 0 0 8 年 1 月 　　　　　　　　 　C H IN A RA IL WA Y SCIEN CE J anuary , 2008 　 文章编号 : 100 14632 (2008) 0 1002204 低温环境下铁路钢桥疲劳断裂性能研究 张 　玉 　玲 ( 中国铁道科学研究院 铁道建筑研究所 , 北京 　100081) 　　摘 　要 : 针对青藏铁路修建中遇到的钢结构抗疲劳问题 , 以364 根试件的裂纹尖端张开位移试验 ( C TOD) 、 702 根试件的夏比V 型缺口冲击试验 (CVN) 以及 24 mm 钢板对接焊缝疲劳裂纹扩展速率试验的数据为依据 , 研究 - 50 ℃低温环境下铁路钢桥的疲劳断裂性能 。采用常规疲劳试验和数据分析方法会得出 “低温疲劳性能好 于常温疲劳性能”的错误结论 。断裂力学理论分析的结果表明 , 在相同应力条件下 , 低温时的疲劳容许裂纹长 ( ) ( ) 度 17 mm 远小于常温情况 56 mm ; 相同疲劳循环次数下 - 50 ℃与常温的疲劳应力幅的比值为 088 ; 低温 下裂纹稳定扩展区和急剧扩展区的交界点前移 。根据研究结果确定 , - 50 ℃低温环境下钢桥的疲劳设计可采用 现有桥梁钢结构规范规定的公式 , 但其疲劳容许应力幅取现行规范规定的常温值的 80 % , 同时还应满足相应的 构造细节设计及制造的特殊规定 。 　　关键词 : 铁路钢桥 ; 断裂力学 ; 低温 ; 疲劳试验 ; 疲劳设计 　　中图分类号 : U44836 : U44 14 　　文献标识码 : A 　　铁路钢桥属于大型焊接结构 , 承受着较大的动 d a 如图 1 所示 。对应的裂纹扩展速率 与强度因子 应力荷载 , 因此疲劳问题十分突出。近年来钢桥结 d N 构构件逐渐向截面大 , 钢板厚 , 连接形式多样化发 范围ΔK 的关系曲线如图2 所示 。 展 , 钢桥应用的地区也从温暖南方向青藏这样寒冷 气候的地区扩展 , 传统的疲劳断裂设计概念和方式 已不能满足需要 , 应该扩充和更新 。针对青藏铁路 修建中遇到的钢结构抗疲劳问题 , 本文以364 根试 件的裂纹尖端张开位移试验 ( C TOD) 、702 根试 件的夏比V 型缺 口冲击试验 ( CVN ) 以及 24 mm 钢板对接焊缝疲劳裂纹扩展速率试验数据为依据 , 研究 - 50 ℃低温环境下铁路钢桥的疲劳断裂性能 。 1 　常规试验方法得到的低温下钢材疲 循环次数/ 万次 劳性能特征 回归曲线方程 母材低温 : a = 0462 8e0000 035N 　母材常温 : a = 0263 7e0000 079N 1 1 　疲劳裂纹扩展速率 焊缝低温 : a = 0003e0000 046N 　 焊缝常温 : a