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蕪湖長(zhǎng)江大橋鋼梁焊接整體節(jié)點(diǎn)疲勞試驗(yàn)研究

主要完成單位：鐵道部大橋工程局

中國(guó)鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所

寶雞橋梁廠

起 止 時(shí) 間 ：1996年8月～2000年10月。

鑒定證書(shū)編號(hào)：鐵道部技鑒字[2000]第029號(hào)。

蕪湖長(zhǎng)江大橋是我國(guó)本世紀(jì)末修建的跨度最大、規(guī)模最大的公、鐵兩用新型重荷載橋梁。該項(xiàng)研究緊密配合蕪湖橋各階段工程要求，為大橋順利建成提供了時(shí)間和技術(shù)保證。研究得出的疲勞驗(yàn)算公式和疲勞設(shè)計(jì)規(guī)定，反映了近期運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下疲勞特征，解決了蕪湖橋設(shè)計(jì)采用14MnNbq厚板型中強(qiáng)度新鋼種、新結(jié)構(gòu)形式、厚板焊接新工藝和整體節(jié)點(diǎn)構(gòu)造細(xì)節(jié)等技術(shù)難點(diǎn)。與國(guó)外規(guī)范相比，已達(dá)到同步水平。其中各系數(shù)及抗力曲線的確定均為國(guó)內(nèi)實(shí)橋調(diào)研數(shù)據(jù)和國(guó)內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。具體如下：

針對(duì)蕪湖橋設(shè)計(jì)圖紙對(duì)13.5組細(xì)節(jié)進(jìn)行試件設(shè)計(jì)和疲勞試驗(yàn)。試驗(yàn)采用2000KN液壓伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)，共得到58根試件的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并得到各細(xì)節(jié)的疲勞破壞特征。經(jīng)回歸分析，得出全部試驗(yàn)細(xì)節(jié)疲勞曲線，解決了14MnNbq鋼在蕪湖橋焊接工藝下加工的蕪湖橋各重要構(gòu)造細(xì)節(jié)的疲勞抗力。同時(shí)根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象，為鋼梁制造加工提出了合理建議。

為滿足蕪湖橋工期需要及鐵道部要求，經(jīng)過(guò)參考國(guó)內(nèi)外大量相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行初步分析后，于1996年11月25日蕪湖橋初步設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)，提交了“蕪湖長(zhǎng)江大橋正橋鋼梁疲勞驗(yàn)算規(guī)定草案”。在完成各細(xì)節(jié)疲勞試驗(yàn)重要點(diǎn)(共19根試件)后，經(jīng)進(jìn)一步分析論證，于1998年9月蕪湖橋鋼梁制造開(kāi)工前提出"蕪湖長(zhǎng)江大橋正橋鋼梁疲勞驗(yàn)算規(guī)定"。全部疲勞試驗(yàn)完成后，分析整理并驗(yàn)證前面所提交的驗(yàn)算規(guī)定中先期制定的疲勞曲線，同時(shí)又對(duì)我國(guó)1965年以來(lái)的疲勞試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)研，采集了有效試驗(yàn)數(shù)據(jù)近30組，進(jìn)行重新分析，并參考國(guó)外橋規(guī)規(guī)定，共研究制定栓焊鋼梁抗力方程14個(gè)，構(gòu)造細(xì)節(jié)22個(gè)。蕪湖橋疲勞驗(yàn)算規(guī)定表達(dá)式將疲勞損傷修正系數(shù)、雙線系數(shù)、板厚系數(shù)等納入容許應(yīng)力法疲勞嚴(yán)驗(yàn)算式，并引入應(yīng)力幅驗(yàn)算的概念。疲勞抗力曲線全部采用我國(guó)自己的試驗(yàn)，反映了我國(guó)生產(chǎn)制造水平。其成果已用于《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》TB10002.2-99。

將直邊、曲邊、與焊接迭加以及切割缺陷補(bǔ)焊作為研究精密焰切工藝對(duì)鋼材性能影響的主要對(duì)象，進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。同時(shí)還從金相分析、滲碳、硬度、殘余應(yīng)力等方面入手，對(duì)精密焰切工藝進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。此外，還對(duì)整體節(jié)點(diǎn)進(jìn)行仿真計(jì)算分析。研究給出了本次四種精密焰切細(xì)節(jié)試驗(yàn)疲勞曲線方程，提出精密焰切中的重要參數(shù)，并有針對(duì)性地為改進(jìn)焰切質(zhì)量提出合理建議。其工藝參數(shù)可應(yīng)用于鋼橋制造規(guī)范中“邊緣加工工藝”。