鑄鋼節(jié)點(diǎn)疲勞性能及抗疲勞優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、鑄鋼節(jié)點(diǎn)因其形式靈活多樣、鑄造可變性強(qiáng)、受力性能可靠等優(yōu)點(diǎn)在大跨空間鋼結(jié)構(gòu)中日趨流行。相比其他節(jié)點(diǎn)形式，鑄鋼節(jié)點(diǎn)的最大優(yōu)勢在于對結(jié)構(gòu)疲勞性能的改善，因此，國外某些承受疲勞載荷的工程結(jié)構(gòu)已開始采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)。然而，針對鑄鋼節(jié)點(diǎn)疲勞性能的研究在國外尚處在起步階段，國內(nèi)還沒有見到公開文獻(xiàn)報(bào)道。杭州灣跨海大橋海中平臺觀光塔在設(shè)計(jì)中采用了鑄鋼節(jié)點(diǎn)，波浪疲勞載荷是其主要載荷之一。本文針對此工程的疲勞問題，對鑄鋼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了疲勞研究及優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要研究內(nèi)

2、容和方法如下：
　　 1、對鑄鋼節(jié)點(diǎn)的疲勞研究國內(nèi)外現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，針對工程中廣泛采用的GS-20Mn5V鑄鋼進(jìn)行了材料疲勞試驗(yàn)與分析，得到了相關(guān)疲勞性能數(shù)據(jù)，包括完整的S-N曲線、疲勞極限，并對疲勞試樣斷面進(jìn)行了分析，為工程實(shí)際應(yīng)用提供了參考依據(jù)。
　　 2、針對承受波浪載荷的鑄鋼節(jié)點(diǎn)，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，將波浪載荷處理為平穩(wěn)隨機(jī)過程，按修正的皮爾遜-莫斯柯維奇譜建立波浪功率譜密度函數(shù)；采用譜分析方法計(jì)算應(yīng)力響應(yīng)功率譜，

3、并歸納其概率特性；利用試驗(yàn)研究的成果，得到構(gòu)件的疲勞極限，進(jìn)行危險(xiǎn)點(diǎn)疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算。
　　 3、針對觀光塔鑄鋼節(jié)點(diǎn)的環(huán)形對接焊縫設(shè)計(jì)了雙邊焊、帶套筒的單邊焊、帶墊塊的單邊焊和不帶墊塊的單邊焊四種焊縫細(xì)節(jié)，計(jì)算分析了等幅波浪載荷下各種焊縫的疲勞壽命。
　　 4、分析了鑄鋼節(jié)點(diǎn)的鑄造方法和質(zhì)量檢測方法，針對目前的工藝水平，提出了鑄鋼節(jié)點(diǎn)抗疲勞優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟；綜合運(yùn)用斷裂力學(xué)、有限元理論和疲勞強(qiáng)度理論等知識對含有初始缺陷的鑄鋼節(jié)