钢桁桥节点构造演变及其疲劳评估热点应力法

为统一钢桁桥节点各疲劳构造细节,形成节点疲劳评估热点应力法,完善我国现行钢桁桥节点疲劳设计规范体系,从钢桁桥节点演变出发,选取当前钢桁桥常用的3类节点,包含栓焊整体节点、全焊整体节点和全焊相贯节点,总结笔者团队及相关学者多年理论、试验和数值成果,给出了各类节点热点应力S-N曲线。采用线弹性叠加理论将各类节点所受的复杂荷载工况简化为4种基本荷载工况,包含弦杆和腹杆平衡轴力、弦杆轴力、弦杆弯矩和腹杆平衡轴力及其相应组合,提出了相应的节点应力集中系数计算方法。结果表明:栓焊和全焊整体节点具有相似的焊接疲劳构造细节,统计了国内外疲劳试验数据共计1332个,提出了采用疲劳细节类别为90 MPa的一条热点应力S-N曲线作为其抗力曲线,统计了包括圆形钢管节点、圆形钢管混凝土节点、矩形钢管节点和矩形钢管混凝土节点在内的疲劳试验数据177个,提出了全焊相贯节点可采用疲劳细节类别为85 MPa的一条热点应力S-N曲线作为其抗力曲线;对于栓焊整体节点和全焊整体节点,提出了K型和KT型节点应力集中系数计算公式,对于全焊相贯节点,分别给出了圆形和矩形钢管混凝土K型节点应力集中系数计算公式,建立了整体节点和相贯节点焊趾处应力集中程度和几何无量纲参数的关系。