海工鋼管樁打樁過程橫向焊縫疲勞損傷評估及影響因素分析.pdf

1、鋼管樁基礎(chǔ)具有強(qiáng)度高、自重輕、施工速度快、制作運(yùn)輸方便等獨(dú)特優(yōu)勢，正越來越多地在大型海洋工程結(jié)構(gòu)中得以應(yīng)用。海工結(jié)構(gòu)多地處開闊水域，自然條件復(fù)雜，鋼管樁基礎(chǔ)的疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)。現(xiàn)存規(guī)范中僅僅要求對海工鋼管樁在使用期受環(huán)境荷載及操作荷載作用下的疲勞損傷進(jìn)行分析。近年來一些學(xué)者的研究表明，海工鋼管樁在打樁過程中可能遭受較大的疲勞損傷，在某些情況下甚至?xí)^使用期的疲勞損傷。海工鋼管樁往往需要在現(xiàn)場接樁，相鄰管節(jié)通過橫向焊縫

2、連接起來。橫向焊縫處的缺陷及應(yīng)力集中嚴(yán)重影響鋼管樁的疲勞強(qiáng)度及壽命。然而目前對于海工鋼管樁打樁過程橫向焊縫疲勞問題的研究還不夠成熟。
　　本文首先詳細(xì)探討了海工鋼管樁打樁過程橫向焊縫疲勞評估的S-N曲線方法，具體說明了打樁過程樁身熱點(diǎn)應(yīng)力歷時(shí)曲線的計(jì)算方法和熱點(diǎn)應(yīng)力歷時(shí)曲線的循環(huán)計(jì)數(shù)方法以及熱點(diǎn)S-N曲線的選取。隨后，本文采用某大型深水碼頭作為實(shí)例，具體分析了打樁土阻力、錘擊效率、錘墊厚度、應(yīng)力集中效應(yīng)等若干因素對海工鋼管樁打樁過

3、程橫向焊縫疲勞損傷的影響，并就實(shí)際打樁過程中如何控制和減小疲勞損傷給出了建議。
　　斷裂力學(xué)方法直觀地描述了疲勞裂紋的擴(kuò)展過程，綜合體現(xiàn)了材料及荷載等因素的影響。然而現(xiàn)有文獻(xiàn)中未見斷裂力學(xué)方法在海工鋼管樁打樁過程疲勞損傷評估中的應(yīng)用。因此，本文對海工鋼管樁打樁過程橫向焊縫疲勞損傷評估的線彈性斷裂力學(xué)方法進(jìn)行研究，著重探討了海工鋼管樁及其在打樁過程中的受力特點(diǎn)，以及橫向焊縫外部環(huán)向表面裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子和裂紋形狀系數(shù)的選擇。隨后，本