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鋼結構防疲勞設計要點和構造要求

發布時間:2021-07-14 09:39 | 瀏覽:15

內容摘要:1. 直接承受動力荷載重復作用的鋼結構構件及其連接,當應力變化的循環次數n等于或大于5×10^4次時,應進行疲勞計算。 2. 鋼結構構件及其連接的疲勞計算,不適用于下列條件: (1)構件表面溫度高于150℃; (2)處于海水腐蝕環境; (3)焊后經熱處理消除殘余應力; (4)構件處于低周-高應變疲勞狀態。

1. 直接承受動力荷載重復作用的鋼結構構件及其連接,當應力變化的循環次數n等于或大于5×10^4次時,應進行疲勞計算。

2. 鋼結構構件及其連接的疲勞計算,不適用于下列條件:

(1)構件表面溫度高于150℃;

(2)處于海水腐蝕環境;

(3)焊后經熱處理消除殘余應力;

(4)構件處于低周-高應變疲勞狀態。

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3. 疲勞計算應采用基于名義應力的容許應力幅法,名義應力應按彈性狀態計算,容許應力幅應按構件和連接類別、應力循環次數以及計算部位的板件厚度確定。對非焊接的構件和連接,其應力循環中不出現拉應力的部位可不計算疲勞強度。

4. 在低溫下工作或制作安裝的鋼結構構件應進行防脆斷設計。

5. 需計算疲勞構件所用鋼材應具有沖擊韌性的合格保證,鋼材質量等級的選用應符合標準規定。

6.在結構使用壽命期間,當常幅疲勞或變幅疲勞的最大正應力幅和剪應力幅符合規范要求時,則疲勞強度滿足要求,否者應進行疲勞計算。

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7. 直接承受動力荷載重復作用的高強度螺栓連接,其疲勞計算應符合下列原則:

(1)抗剪摩擦型連接可不進行疲勞驗算,但其連接處開孔主體金屬應進行疲勞計算;

(2)栓焊并用連接應力應按全部剪力由焊縫承擔的原則,對焊縫進行疲勞計算。

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8. 直接承受動力重復作用并需進行疲勞驗算的焊接連接應符合下列規定:

(1)嚴禁使用塞焊、槽焊、電渣焊和氣電立焊連接;

(2)焊接連接中,當拉應力與焊縫軸線垂直時,嚴禁采用部分焊透對接焊縫、背面不清根的無襯墊焊縫;

(3)不同厚度板材或管材對接時,均應加工成斜坡過渡;接口的錯邊量小于較薄板件厚度時,宜將焊縫焊成斜坡狀,或將較厚板的一面(或兩面)及管材的外壁(或內壁)在焊前加工成斜坡,其坡度最大允許值為1:4。

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9. 需要驗算疲勞的吊車梁、吊車桁架及類似結構應符合下列規定:

(1)焊接吊車梁的翼緣板宜用一層鋼板,當采用兩層鋼板時,外層鋼板宜沿梁通長設置,并應在設計和施工中采用措施使上翼緣兩層鋼板緊密接觸。

(2)支承夾鉗或剛性料耙硬鉤起重機以及類似起重機的結構,不宜采用吊車桁架和制動桁架。

(3)焊接吊車桁架應符合下列規定:

    1)在桁架節點處,腹桿與弦桿之間的間隙a不宜小于50mm,節點板的兩側邊宜做成半徑r不小于60mm的圓??;節點板邊緣與腹桿軸線的夾角θ不應小于30°;節點板與角鋼弦桿的連接焊縫,起落弧點應至少縮進5mm;節點板與H形截面弦桿的T形對接與角接組合焊縫應予焊透,圓弧處不得有起落弧缺陷,其中重級工作制吊車桁架的圓弧處應予打磨,使之與弦桿平緩過渡;

    2)桿件的填板當用焊縫連接時,焊縫起落弧點應縮進至少5mm,重級工作制吊車桁架桿件的填板應采用高強度螺栓連接。

(4)吊車梁翼緣板或腹板的焊接拼接應采用加引弧板和引出板的焊透對接焊縫,引弧板和引出板割去處應予打磨平整。焊接吊車梁和焊接吊車桁架的工地整段拼接應采用焊接或高強度螺栓的摩擦型連接。

(5)在焊接吊車梁或吊車桁架中,焊透的T形連接對接與角接組合焊縫焊趾距腹板的距離宜采用腹板厚度的一半和10mm中的較小值。

(6)吊車梁橫向加勁肋寬度不宜小于90mm。在支座處的橫向加勁肋應在腹板兩側成對設置,并與梁上下翼緣刨平頂緊。中間橫向加勁肋的上端應與梁上翼緣刨平頂緊,在重級工作制吊車梁中,中間橫向加勁肋亦應在腹板兩側成對布置,而中、輕級工作制吊車梁則可單側設置或兩側錯開設置。在焊接吊車梁中,橫向加勁肋(含短加勁肋)不得與受拉翼緣相焊,但可與受壓翼緣焊接。端部支承加勁肋可與梁上下翼緣相焊,中間橫向加勁肋的下端宜在距受拉下翼緣50mm~100mm處斷開,其與腹板的連接焊縫不宜在肋下端起落弧。當吊車梁受拉翼緣(或吊車桁架下弦)與支撐連接時,不宜采用焊接。

(7)直接鋪設軌道的吊車桁架上弦,其構造要求應與連續吊車梁相同。

(8)重級工作制吊車梁中,上翼緣與柱或制動桁架傳遞水平力的連接宜采用高強度螺栓的摩擦型連接,而上翼緣與制動梁的連接可采用高強度螺栓摩擦型連接或焊縫連接。吊車梁端部與柱的連接構造應設法減少由于吊車梁彎曲變形而在連接處產生的附加應力。

(9)當吊車桁架和重級工作制吊車梁跨度等于或大于12m,或輕、中級工作制吊車梁跨度等于或大于18m時,宜設置輔助桁架和下翼緣(下弦)水平支撐系統。當設置垂直支撐時,其位置不宜在吊車梁或吊車桁架豎向撓度較大處。對吊車桁架,應采取構造措施,以防止其上弦因軌道偏心而扭轉。

(10)重級工作制吊車梁的受拉翼緣板(或吊車桁架的受拉弦桿)邊緣,宜為軋制邊或自動氣割邊,當用手工氣割或剪切機切割時,應沿全長刨邊。

(11)吊車梁的受拉翼緣(或吊車桁架的受拉弦桿)上不得焊接懸掛設備的零件,并不宜在該處打火或焊接夾具。

(12)起重機鋼軌的連接構造應保證車輪平穩通過。當采用焊接長軌且用壓板與吊車梁連接時,壓板與鋼軌間應留有水平空隙(約1mm)。

(13)起重量Q≥1000kN(包括吊具重量)的重級工作制(A6~A8級)吊車梁,不宜采用變截面。簡支變截面吊車梁不宜采用圓弧式突變支座,宜采用直角式突變支座。重級工作制(A6~A8級)簡支變截面吊車梁應采用直角式突變支座,支座截面高度h2不宜小于原截面高度的2/3,支座加勁板距變截面處距離a不宜大于0.5h2,下翼緣連接長度b不宜小于1.5a。

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直角式突變支座構造

10. 鋼結構進行防脆斷設計時應符合下列規定:

(1)鋼結構連接構造和加工工藝的選擇應減少結構的應力集中和焊接約束應力,焊接構件宜采用較薄的板件組成;

(2)應避免現場低溫焊接;

(3)減少焊縫的數量和降低焊縫尺寸,同時避免焊縫過分集中或多條焊縫交匯。

11. 在工作溫度等于或低于—30℃的地區,焊接構件宜采用實腹式構件,避免采用手工焊接的格構式構件。

12. 在工作溫度等于或低于—20℃的地區,焊接連接的構造應符合下列規定:

(1)在桁架節點板上,腹桿與弦桿相鄰焊縫焊趾間凈距不宜小于2.5t,t為節點板厚度;

(2)節點板與構件主材的焊接連接處(圖16.3.2-1)宜做成半徑r不小于60mm的圓弧并予以打磨,使之平緩過渡;

(3)在構件拼接連接部位,應使拼接件自由段的長度不小于5t,t為拼接件厚度。

13. 在工作溫度等于或低于—20℃的地區,結構設計及施工應符合下列規定:

(1)承重構件和節點的連接宜采用螺栓連接,施工臨時安裝連接應避免采用焊縫連接;

(2)受拉構件的鋼材邊緣宜為軋制邊或自動氣割邊,對厚度大于10mm的鋼材采用手工氣割或剪切邊時,應沿全長刨邊;

(3)板件制孔應采用鉆成孔或先沖后擴鉆孔;

(4)受拉構件或受彎構件的拉應力區不宜使用角焊縫;

(5)對接焊縫的質量等級不得低于二級。

14. 對于特別重要或特殊的結構構件和連接節點,可采用斷裂力學和損傷力學的方法對其進行抗脆斷驗算。

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來源:鋼結構設計


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