DB51∕T 2515-2018 鋼管混凝土橋梁焊接節(jié)點(diǎn)疲勞技術(shù)規(guī)程

DB51DB51/T2515—2018鋼管混凝土橋梁焊接節(jié)點(diǎn)疲勞技術(shù)規(guī)程2018-07-23發(fā)布2018-08-01實(shí)施四川省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布I 1 1 1 2 6 7 1GB/T11345鋼焊縫手工超聲波探傷方SCGF51-2015橋梁高性能DB51/T2425鋼管混凝土橋梁DB51/T1995機(jī)制砂橋梁高性能混3.1.1為規(guī)范鋼管混凝土橋梁焊接節(jié)點(diǎn)和接頭的疲勞設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)質(zhì)量，使其3.1.2本規(guī)程適用于圓形鋼管混凝土桁式結(jié)構(gòu)橋梁受拉焊接節(jié)點(diǎn)和接頭的疲勞設(shè)23.1.3鋼管混凝土桁式橋梁采用的鋼材質(zhì)量等級(jí)應(yīng)與大氣極端溫度環(huán)境匹配，鋼3.1.4橋梁疲勞設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮橋梁運(yùn)營中通行車輛組成情況、重車數(shù)量增控制名義應(yīng)力，主要目的是控制焊接接頭焊縫初始缺陷導(dǎo)致的低周疲勞破壞。當(dāng)設(shè)計(jì)疲勞應(yīng)力幅應(yīng)進(jìn)行修磨。修磨完成2h后，應(yīng)對(duì)修磨區(qū)域采用滲透法和磁粉法進(jìn)行檢本規(guī)程適用于焊縫熱影響區(qū)外觀經(jīng)過修磨的鋼管及鋼管混凝土相貫節(jié)點(diǎn)和對(duì)接接頭的疲勞壽命評(píng)近年來，美國、韓國及中國等國家的鋼結(jié)構(gòu)橋梁，因制造或服役期內(nèi)形成的局部缺陷，在惡劣環(huán)3.1.9本規(guī)程未涉及的其他鋼結(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計(jì)事宜，應(yīng)34.1.4名義應(yīng)力4.1.5熱點(diǎn)應(yīng)力44.1.17冗余度系數(shù)γb4.1.18重要性系數(shù)γw4.1.19檢查系數(shù)γifsd——鋼管的抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；fvd——鋼管的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。θ——K形節(jié)點(diǎn)主管與支管軸線間的夾角；φ——K形、T形節(jié)點(diǎn)兩支管軸線間的橫向夾角。5μβ——直徑比修正系數(shù)；τ——支管壁厚與主管壁厚的比；β——支管直徑與主管直徑的比；γb——冗余度系數(shù)；65.1.1鋼管混凝土構(gòu)件中的鋼材質(zhì)量等級(jí)/0/-20/-40<-40CF5.1.2鋼管的材料質(zhì)量應(yīng)符合《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T700）、《低合金fsdfyfvd75.2.1焊接材料應(yīng)與結(jié)構(gòu)鋼材的強(qiáng)度等級(jí)相匹配。當(dāng)兩種不同強(qiáng)度等級(jí)的鋼材焊接時(shí)，宜采5.3.1鋼管內(nèi)灌注的混凝土應(yīng)采用自密實(shí)補(bǔ)償收縮混凝土，鋼管混凝土內(nèi)的球冠型脫空率5.4.1受壓鋼管混凝土構(gòu)件的鋼管徑厚比(D/T)不宜大于90，其中卷制焊接鋼管徑厚比(D/T)不宜5.4.2受壓鋼管構(gòu)件的鋼管徑厚比(D/T)不宜大于40，鋼管壁厚不宜小于8mm，且支管壁厚不應(yīng)大5.4.3受拉鋼管混凝土構(gòu)件的鋼管徑厚比(D/T)不宜大于60，其中卷制焊接鋼管徑厚比(D/T)不宜5.4.4受拉鋼管構(gòu)件的鋼管壁厚不宜小于8mm，支管壁厚不應(yīng)大于主由于鋼管混凝土桁式結(jié)構(gòu)的支管或橫撐鋼管長度較短、直徑較小，設(shè)置內(nèi)襯墊困難，對(duì)接焊縫質(zhì)ddtttθθgTTiDDedddtttθθgTTiDDed8dd入人dgttθθTTDeDgttθθTTDeD鋼管混凝土桁式節(jié)點(diǎn)，支管長細(xì)比較小，節(jié)點(diǎn)剛度大，彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力較高，已有工程實(shí)踐和模t/Td/DABCDE//鋼管及鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)和鋼管混凝土接頭以結(jié)構(gòu)細(xì)部的差異為基礎(chǔ)，分為不同的詳細(xì)類別。該分9lgSlgS(MPa)1 m=5 m=51恒幅應(yīng)力相對(duì)的恒幅疲勞極限值，如果全部高于變幅應(yīng)力相對(duì)的應(yīng)力幅分量，該應(yīng)力幅分量為無500lgSlgS(MPa)m=5m=5 lgN11m=5恒幅應(yīng)力相對(duì)的恒幅疲勞極限值，如果全部高于變幅應(yīng)力相對(duì)的應(yīng)力幅分量，該應(yīng)力幅分量為無500lgSlgS(MPa)1m=5lgN鋼管內(nèi)灌注混凝土對(duì)對(duì)接接頭的疲勞性能有所提高，由于鋼管混凝土對(duì)接接頭管徑較大、管壁厚恒幅應(yīng)力相對(duì)的恒幅疲勞極限值，如果全部高于變幅應(yīng)力相對(duì)的應(yīng)力幅分量，該應(yīng)力幅分量為無ABCDEa)壁厚比修正系數(shù)μτ=1.5?τ;b)直徑比修正系數(shù)μβ=1.0；c)主管徑厚比修正系數(shù)μγ=1.0。μτ=1.5?τμβ=0.48+;2.10β?2.10β2；46.6.2.3主管、支管壁厚修正系數(shù)應(yīng)按式(6.6tb——鋼管或鋼管混凝土K形、T形節(jié)點(diǎn)支管疲勞設(shè)計(jì)荷載根據(jù)荷載大小、頻率、位置、移動(dòng)性等進(jìn)行設(shè)定，可體現(xiàn)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)作用于橋a)鋼管混凝土拱橋主拱的疲勞荷載宜采用《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD64）中疲勞荷載模型Ⅰ,按附錄A采用。中疲勞荷載模型Ⅲ,按附錄A采用。D64）中疲勞荷載模型Ⅱ,按附錄A采用。鋼管混凝土橋梁為輕質(zhì)高強(qiáng)的輕型結(jié)構(gòu)，其車輛荷載沖擊響應(yīng)度較高，結(jié)合依托工程測試數(shù)據(jù)和7.1.4當(dāng)鋼管混凝土橋梁功能需求、使用環(huán)境或交通荷載組成特殊時(shí)，可采用式中：Δσe——設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，與變幅應(yīng)8.1.1鋼管或鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)或接頭的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算，可采用連接分類法和疲勞強(qiáng)度8.1.2相同鋼材強(qiáng)度等級(jí)、同類構(gòu)造參數(shù)的節(jié)點(diǎn)或接頭呈連續(xù)分布時(shí)，應(yīng)選擇應(yīng)力幅應(yīng)根據(jù)連接處鋼材強(qiáng)度等級(jí)和連接構(gòu)造參數(shù)，對(duì)節(jié)點(diǎn)或接頭進(jìn)行分類，選擇同類節(jié)點(diǎn)或接頭中應(yīng)8.1.3鋼管及鋼管混凝土連接構(gòu)造的安全系數(shù)由冗余度系數(shù)、重要性系數(shù)、檢查系數(shù)組a)冗余度系數(shù)γb：當(dāng)鋼管或鋼管混凝土連接部位發(fā)生疲勞損傷后，造成橋梁結(jié)構(gòu)整體破壞時(shí)，取γb=1.10；造成橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度或功能影響時(shí)，取γb=1.00；不會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)物的強(qiáng)度或功能b)重要性系數(shù)γw：大橋或特大橋取γw=1.10，中、小橋梁取γw=1.00。d)鋼管及鋼管混凝土連接部位的安全系數(shù)(γb×γw×γi）取值范圍為0.80～1.25。8.0.4）在變幅荷載中，大于恒幅疲勞極限的應(yīng)力幅會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞損傷，而小于恒幅疲勞極限的應(yīng)力8.0.5-2）當(dāng)使用代表荷載單位作為疲勞設(shè)計(jì)荷載時(shí)，設(shè)計(jì)循環(huán)次數(shù)代表所有應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)；同時(shí)不能使a)疲勞累積損傷度Dd應(yīng)按公式（8.0.6-1）計(jì)算。b)疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算應(yīng)滿足式（8.0.6-2）9.1.2鋼管及鋼管混凝土對(duì)接接頭與K形、T形節(jié)點(diǎn)的距離應(yīng)大于1.0D。9.1.3K形節(jié)點(diǎn)的主、支管軸線間夾角θ宜為30°~60°;支管軸線交點(diǎn)與鋼管主管軸線的偏心距e0不宜大于D/4；支管軸線交點(diǎn)與鋼管混凝土主管軸線的偏心9.1.4K形、T形節(jié)點(diǎn)兩支管軸線橫向夾角φ宜為60°~180°,該夾角的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)符合圖9.1.ΦΦΦ橫撐主管ΦΦΦ橫撐主管9.1.5主管與支管應(yīng)同時(shí)滿足d/D≥0.4、t/T≤0.7、D/T≤50的要求。c)應(yīng)控制焊接缺陷、焊接應(yīng)力、焊接變形9.2.7相貫連接接頭，其相貫線坡口應(yīng)采用相貫線切割機(jī)切割成型，支管全熔透焊縫坡口形式a)對(duì)鋼管及鋼管混凝土焊接節(jié)點(diǎn)或接頭出現(xiàn)的疲勞裂紋，應(yīng)及時(shí)疲勞損傷程度及其影響進(jìn)行評(píng)d)鋼管及鋼管混凝土對(duì)接接頭出現(xiàn)疲勞裂紋后的剩余疲勞壽命按照《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)疲勞裂紋長度極限指當(dāng)疲勞裂紋穿透主管鋼管壁厚，連接接頭喪失承載能力時(shí)相應(yīng)的裂紋長度。根據(jù)已有模型試驗(yàn)和工程經(jīng)驗(yàn)，疲勞裂紋長度一般為10T時(shí)，裂紋已穿透壁厚。A.1鋼管混凝土橋梁的疲勞荷載或疲勞標(biāo)準(zhǔn)車組合成宜符合A.1.3疲勞荷載模型Ⅲ指采用單車模型，模型車軸載及分布規(guī)定如圖A-強(qiáng)度驗(yàn)算，鋼管混凝土將鋼管內(nèi)混凝土等剛度換算為同主管直徑的等效壁厚的空心鋼管，lgS(MPalgS(MPa)3≤N≤5×1066≤N≤108t=5mmt=8mm458dt TDL TDLB.2.3T形鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)，宜將鋼管內(nèi)混凝土換算為等效鋼管壁厚，等效鋼管壁厚宜按式（AEA=0.85EAsescscA=πDT?πT2B.2.4B.2.4T形節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算公式的適用條件應(yīng)滿足0.2≤β≤1.0、15≤2γ≤64、a)主管鞍點(diǎn)的應(yīng)力集中系數(shù)按式（B.2.5-1）計(jì)算：FF=1?(1.43β?0.97β?0.03)γexp(?0.71γα)…………….（B.2.5-2）b)主管冠點(diǎn)的應(yīng)力集中系數(shù)按式（B.2.5-3）計(jì)算：SCFch_crown,ax=γ0.2τ2.65+5(β?0.65)2+τβ(C1α?3)……………….（B.2.5-3）c)支管鞍點(diǎn)的應(yīng)力集中系數(shù)按式（B.2.5-4）計(jì)算：SCFb_saddle,ax=1.3F+γτ0.52α0.10.187?1.25□β1.1(β?0.96)F………….（B.2.5-4）式中：F——取值同該條的第一款。d)支管冠點(diǎn)的應(yīng)力集中系數(shù)按式（B.2.5-5）計(jì)算：弦桿趾部弦桿趾部腹桿跟部腹桿跟部弦桿鞍點(diǎn)腹桿鞍點(diǎn)弦桿鞍點(diǎn)腹桿鞍點(diǎn)B.3.2對(duì)于K形鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)，宜將鋼管內(nèi)混凝土換算為等效鋼管壁厚，等效壁厚壁厚計(jì)PaxcosθPaxcosθb)荷載條件1作用下，支管位置的應(yīng)力集中系數(shù)宜按式（B.3.5-2）計(jì)