TB中華人民共和國(guó)鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TBT234993鐵路鋼橋連接疲勞試驗(yàn)方法1993一0422發(fā)布19931OO1實(shí)施中華人民共和國(guó)鐵道部發(fā)布中華人民共和國(guó)鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TBT234993鐵路鋼橋連接疲勞試驗(yàn)方法1主曩內(nèi)容與適甩范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鐵路鋼橋各種連接的疲勞試驗(yàn)方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于鐵路和公鐵兩用鋼橋結(jié)構(gòu)的母材和各種連接的高周疲勞試驗(yàn)。2引用標(biāo)準(zhǔn)TBJ2鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范TBJ212鐵路鋼橋制造規(guī)則3試樣試樣應(yīng)按“在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)再現(xiàn)實(shí)際結(jié)構(gòu)疲勞破壞”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。31一般要求A不超過試驗(yàn)機(jī)的加載能力和最大容許位移；B鋼材材質(zhì)、力學(xué)性能和化學(xué)成分應(yīng)與橋梁結(jié)構(gòu)所用鋼材一致，試樣的受力方向與鋼材軋制方向一致，C試樣的幾何形狀、制造工藝、非連續(xù)性，加工狀態(tài)及焊后改善處理等應(yīng)模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)或直接采用實(shí)際結(jié)構(gòu)部件，D應(yīng)考慮試樣或構(gòu)件的截面形狀和火小；E試樣的受力狀態(tài)應(yīng)與實(shí)際結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)相近；F允許將不同構(gòu)造細(xì)節(jié)串聯(lián)在一個(gè)試樣上，但需注意相鄰細(xì)節(jié)之間不產(chǎn)生互相影響，即一種細(xì)節(jié)不導(dǎo)致另一細(xì)節(jié)應(yīng)力集中的增大或減小，9同類型接頭試樣的加工數(shù)量應(yīng)使試驗(yàn)后得到的有效數(shù)據(jù)不少于812個(gè)，以保證繪制一條疲勞曲線時(shí)的統(tǒng)計(jì)質(zhì)量。32試樣的分類及技術(shù)要求321非焊接連接321_1母材母材應(yīng)采用板試樣。板試樣需保留原軋制表面，側(cè)邊加工條件與實(shí)際鋼橋相同。3212空孔板試樣制孔方法為鉆孑L，孔徑不小JY23MNL，孔徑孑板寬之比為14。其余要求同板材試樣。3213帶節(jié)點(diǎn)板試樣圖1中華人民共和國(guó)鐵道部1993一0422批準(zhǔn)19931001實(shí)施LTBT234993亡”UUNU圖1帶節(jié)點(diǎn)扳試樣應(yīng)注意節(jié)點(diǎn)板寬度W、高度】1，過度圓弧半徑R和桿件寬度B、板厚T對(duì)應(yīng)力集中的影響。3214鉚接連接試樣鉚接連接試樣設(shè)計(jì)的原則應(yīng)符合TBJ2規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。如對(duì)接拼接試樣，制孔方法為鉆孔，孔徑為23RAM，拼接板截面積不小于11倍主板截面積，鉚釘數(shù)量按與拼接板等強(qiáng)設(shè)計(jì)，孔壁承壓應(yīng)力與試樣凈面積公稱應(yīng)力之比應(yīng)等于15。3215高強(qiáng)度螺栓連接試樣高強(qiáng)度螺栓連接試樣的設(shè)計(jì)應(yīng)符合TBJ2規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，如螺栓預(yù)緊力，連接板表面處理方法和抗滑動(dòng)系數(shù)，凈截面積與毛截面積之比，螺栓排列數(shù)量等。322焊接連接焊接連接試樣的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下共同的影響因素A焊接殘余應(yīng)力的影響；B焊接材料、焊接工藝、焊縫尺寸、焊縫外觀、焊接缺陷等應(yīng)符合TBJ2和TBJ212的有關(guān)規(guī)定，C焊后加工狀態(tài)主要焊接接頭的類型及特殊要求3221傳力焊縫連接A橫向?qū)咏宇^試樣可分為等寬等厚對(duì)接焊試樣，等厚不等寬對(duì)接焊試樣，等寬不等厚對(duì)接焊試樣。保留焊縫余高的連接其疲勞裂紋應(yīng)起始在焊趾處，試樣對(duì)接組裝焊接時(shí)應(yīng)考慮組裝偏心和焊后變形的因素。B十字型接頭圖2焊腳尺寸的大小應(yīng)確保裂紋出，I見融E板的焊趾處，不應(yīng)從焊縫根部產(chǎn)生裂紋。舊時(shí)應(yīng)考慮焊縫外夾角口的因素。圖2十型接頭2TBT234993C搭接接頭圖3主板的焊趾處，不應(yīng)圖3搭接接頭3222JFF傳力焊縫連接A縱向?qū)雍涂v向角接接頭圖4當(dāng)自動(dòng)焊斷弧時(shí)，需按TBJ212的有關(guān)規(guī)定處理。飄務(wù)緲圖4縱向?qū)咏宇^B十字型和T型接頭圖5睦應(yīng)考慮焊縫外夾角0、焊縫起熄弧位置的影響。J龜圖5十字型和T型接頭C附加連接件縱向?qū)?，角接接頭圖6接件縱向?qū)印⒔墙咏?，?TST234993323其他細(xì)節(jié)和特殊細(xì)節(jié)的試樣設(shè)計(jì)可根據(jù)細(xì)節(jié)類別劃分考慮。33試樣的應(yīng)力計(jì)算試樣的應(yīng)力計(jì)算是根據(jù)疲勞荷載采用彈性理論分析法確定其公稱應(yīng)力。34疲勞失效的判別N，在疲勞荷載作用下，至疲勞破壞時(shí)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)作為其疲勞壽命NR。對(duì)于結(jié)構(gòu)部件，也可根壤裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的關(guān)系確定其疲勞壽命N，N，以裂紋穿透板厚為依據(jù)。試驗(yàn)設(shè)備41疲勞試驗(yàn)機(jī)疲勞試驗(yàn)機(jī)需經(jīng)國(guó)家認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位作定期標(biāo)定，并在有效期內(nèi)方可使用，標(biāo)定內(nèi)容如下；A測(cè)力計(jì)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和精嚏；B軸向受力疲勞試驗(yàn)機(jī)F下夾具溝，_】袖度；C夾具的靡損度，并IF，R一試驗(yàn)全過程F11試洋J火具之問1得有往復(fù)跳功式滑移，D具有液壓脈動(dòng)器的疲勞試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)盼必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定，標(biāo)定對(duì)象是對(duì)不同剛度的試樣和加載頻率進(jìn)行測(cè)力計(jì)荷載的修正。42輔助疲勞試驗(yàn)設(shè)施根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮蛯?duì)象，允許借助于加載梁或特制的加力架使試樣承受預(yù)定的荷載，但必須根據(jù)試樣實(shí)際承受的荷載與試驗(yàn)機(jī)測(cè)力計(jì)指示荷載之間的關(guān)系加以修正。5加T條件51加載方式選擇加載方式的原則是使試樣盡可能重現(xiàn)在使用條件下的工作應(yīng)力狀態(tài)及實(shí)際結(jié)構(gòu)中的疲勞斷裂形式。橋梁結(jié)構(gòu)一般選用軸向加載或彎曲加載方式。荷載控制可采用柔性和剛性加載兩種形式。橋梁結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)原則規(guī)定采用柔性加載形式，即在試驗(yàn)全過程中保持荷載為穩(wěn)定值，試樣的變位隨著疲勞裂紋的形成和擴(kuò)展試樣變?nèi)岫皇芸刂啤?2應(yīng)力循環(huán)類型可采用圖7A常幅式應(yīng)力循環(huán)；B程序塊式應(yīng)力循環(huán)；C應(yīng)力譜式應(yīng)力循環(huán)。53常幅式應(yīng)力循環(huán)橋梁疲勞試驗(yàn)采用正弦波應(yīng)力循環(huán)圖8。應(yīng)力循環(huán)的參數(shù)如下最生應(yīng)力O。、最小應(yīng)力RM、4TST23499S一_一應(yīng)力范圍A。A。一A毗、應(yīng)力振幅AO，2平均應(yīng)力A。一12A。O一應(yīng)力比RD一。O。口亡0記D圖7應(yīng)力循環(huán)類型O圖8應(yīng)力參教圖不試驗(yàn)中選擇應(yīng)力參數(shù)時(shí)，原則上需考慮實(shí)際結(jié)構(gòu)的循環(huán)應(yīng)力特征及應(yīng)力比或平均應(yīng)力對(duì)其疲勞性能的影響。54加載頻率一般控制在F、F0HZ。當(dāng)60HZF300HZ時(shí)，防止試樣過熱，試樣溫度不應(yīng)高于5055環(huán)境和溫度一般在大氣環(huán)境和室溫下進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)橋梁處于特殊介質(zhì)環(huán)境下使用時(shí)，應(yīng)在模擬介質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)。6試驗(yàn)程序81編制試驗(yàn)大綱包括試驗(yàn)對(duì)象、目的、加載方式的選擇、環(huán)境條件、試件的設(shè)計(jì)和制造及經(jīng)費(fèi)預(yù)算。E2試驗(yàn)操作621試驗(yàn)步驟A測(cè)最試件尺寸并通過外觀和無(wú)損檢測(cè)檢驗(yàn)在加工過程中引起的缺陷，B試驗(yàn)機(jī)和輔助加載設(shè)施的調(diào)試C安裝試樣，必要時(shí)需測(cè)量試樣的應(yīng)變和變位，D確定疲勞破壞標(biāo)準(zhǔn)，待試樣破壞時(shí)停止試驗(yàn)，E填寫試驗(yàn)記錄。5TBT234993622注意事項(xiàng)A同一組構(gòu)造細(xì)節(jié)的試樣應(yīng)在同一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)；B試樣安裝時(shí)應(yīng)注意不造成因受力偏心而引起的附加應(yīng)力；C正式試驗(yàn)前，應(yīng)防止承受超過該試樣預(yù)定的疲勞荷載和過大的預(yù)變形；D試驗(yàn)過程中應(yīng)觀察是否有過大振動(dòng)，發(fā)熱或其他反常現(xiàn)象，必要時(shí)應(yīng)中斷試驗(yàn)或調(diào)整重裝，E試樣破壞后，應(yīng)保護(hù)好斷口，對(duì)裂紋部位、裂紋源和裂紋的擴(kuò)展做好記錄。63試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和編寫試驗(yàn)報(bào)告。631通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以對(duì)試驗(yàn)結(jié)果提出假設(shè)、直觀概念和建立反映疲勞性能的數(shù)學(xué)模型。632試驗(yàn)報(bào)告疲勞試驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容；A材質(zhì)、材料的力學(xué)性能及化學(xué)成分IB試驗(yàn)計(jì)劃G疲勞試驗(yàn)設(shè)備及輔助設(shè)施，D試樣的設(shè)計(jì)和加工；E試驗(yàn)過程及破壞特征；F應(yīng)力和壽命N或裂紋發(fā)展與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)關(guān)系的數(shù)據(jù)表；9試驗(yàn)結(jié)果的分析和結(jié)論。7疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析71疲勞曲線方程A4NC1式中LA應(yīng)力最大應(yīng)力，應(yīng)力范圍等MPA；N破壞時(shí)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，次；M雙對(duì)數(shù)座標(biāo)圖上的直線斜率。在雙對(duì)數(shù)座標(biāo)圖上，LGO和LGN呈線性關(guān)系，則式1變?yōu)長(zhǎng)GNAMLGO272基于最小二乘法原理的線性回歸統(tǒng)計(jì)分析通過試驗(yàn)得到的一組試樣同一種構(gòu)造細(xì)節(jié)的有效試驗(yàn)數(shù)據(jù)有I組A。和N；，可用下述方法求出式2的各項(xiàng)系數(shù)。S。；LGA；一LGA23S，YLGN；一LGN24S。YLGO；一LGALGN。一LGN式中AR應(yīng)力I1，2，3N，MPA；N相應(yīng)于A；的試件破壞時(shí)的次數(shù)，次6TBT234993LGA同組數(shù)據(jù)的LGA。的平均值，MPA，LGN同組數(shù)據(jù)的LGN。的平均值，次I則M6ALGNMLGA7假定LGOLGO。時(shí)，LGN是一隨機(jī)變量，并且呈正態(tài)分布，其標(biāo)準(zhǔn)偏差可按下式求出LSJ暑孛式中N有效試驗(yàn)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)而言，一般取LGN的均值減二倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為置信區(qū)間的下限非破壞概率為977。該組試驗(yàn)數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)通過下式求出當(dāng)RL時(shí)，所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)落在回歸線上，離散