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鋼結構工程突變高度支座的疲勞計算與計算參數

2020-12-02 15:19:37 作者長葛市永益鋼結構工程有限公司

  1.設計(控制)應力幅的計算方法

  試驗與計算表明,鋼結構工程突變支座拐點區的應力狀態十分復雜,存在著較大的應力集中,并由拐點處的主應力或折算應力控制疲勞強度。分析比較還表明拐點應力處應力屬于多向應力,并不能用一般材料力學方法準確計算,而應用有限元計算方法計算后,其數據與試驗數據較相吻合。

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  為工程應用中簡化計算,試驗報告中提出了以材料力學方法計算應力值乘以應力集中系數來等效千有限元計算,故在應力幅計算式中引入了應力集中系數。另按《鋼結構設計標準》GB50017~2017,對焊接部位的正應力幅,當板厚大于25mm時,式中尚應考慮板厚勀應系數而將應力幅值增大。

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  2.應力集中系數

  圓弧端報告簡化公式提出所試驗梁端斜截面主應力集中系數為1.14~1.76,直角端報告文件中表述所試驗梁端應力集中系數為1.5~7.0,而按其附件表中值計算,應力集中系數分別為1.3~4.56,文獻1按可比條件并定義應力集中系數為有限元主應力值與材料力學方法主應力的比值,對楔形漸變高度(I型)、直角突變高度(II型)與圓弧突變高度III型)三種鋼結構工程梁端構造進行了有限元分析。

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  綜上所述,以I型構造的鋼結構工程應力集中系數普遍較低并離散性較小。故實際工程梁端的應力集中系數還應小于表中值。II型構造(直角突變)的應力集中系數高于I型,此外,直角突變端下翼緣為開槽后插入梁腹板,開槽端點本身已有應力集中而又位于直角拐點,因而會加大拐點的應力集中程度,此類構造細節的不利影響,在有限元計算中均未予考慮。

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