钢结构桥梁焊接节点腐蚀疲劳研究进展

摘要

作为钢结构桥梁两类时变损伤,腐蚀与疲劳是影响钢结构桥梁耐久性的主要因素.腐蚀过程中,交变应力和腐蚀相互促进加速了裂纹的扩展.环境腐蚀介质与交变应力耦合作用下,钢桥焊接节点的疲劳性能的加速劣化问题值得关注.为深化对钢桥焊接节点腐蚀疲劳问题的认识,通过对既有研究进行梳理,从钢桥腐蚀原因及特点、焊接节点腐蚀疲劳性能影响因素及焊接节点腐蚀预测模型等方面进行了总结,探讨了钢桥焊接节点腐蚀疲劳研究的现状和发展趋势.针对环境腐蚀下疲劳裂纹萌生机理,重点讨论了点蚀疲劳损伤过程.基于3种典型的腐蚀疲劳模型(叠加模型,竞争模型和乘积模型),对腐蚀疲劳裂纹扩展机理进行了综述.对基于S-N曲线和Miner线性累积损伤理论和基于断裂力学裂纹扩展速率公式的两种主要的腐蚀疲劳寿命预测方法进行了归纳.研究结果表明:钢桥焊接节点腐蚀疲劳体现为环境介质和循环应力双重驱动下的裂纹扩展问题,其疲劳破坏模式、疲劳损伤机理、抗疲劳设计等问题更为复杂;钢桥腐蚀疲劳损伤驱动机理、腐蚀疲劳寿命评估方法及适用的疲劳性能强化技术,是钢桥的全寿命周期设计理论的重要基础和钢桥可持续发展亟待解决的重要研究课题.