低温环境下铁路钢桥疲劳断裂性能研究

摘要

针对青藏铁路修建中遇到的钢结构抗疲劳问题,以364根试件的裂纹尖端张开位移试验(CTOD)、702根试件的夏比V型缺口冲击试验(CVN)以及24 mm钢板对接焊缝疲劳裂纹扩展速率试验的数据为依据,研究-50℃低温环境下铁路钢桥的疲劳断裂性能.采用常规疲劳试验和数据分析方法会得出"低温疲劳性能好于常温疲劳性能"的错误结论.断裂力学理论分析的结果表明,在相同应力条件下,低温时的疲劳容许裂纹长度(17 mm)远小于常温情况(56 mm);相同疲劳循环次数下-50℃与常温的疲劳应力幅的比值为0.88;低温下裂纹稳定扩展区和急剧扩展区的交界点前移.根据研究结果确定,-50℃低温环境下钢桥的疲劳设计可采用现有桥梁钢结构规范规定的公式,但其疲劳容许应力幅取现行规范规定的常温值的80%,同时还应满足相应的构造细节设计及制造的特殊规定.