(来学网)焊接钢结构构件的疲劳计算基本规定中,下列哪一条是正确的?
  • A.
    直接承受动力荷载重复作用的钢结构构件,当应力变化的循环次数,z等于或大于5×10(来学网)次时,应进行疲劳计算
  • B.
    (来学网)直接承受动力荷载重复作用的钢结构构件的连接,可不进行疲劳计算
  • C.
    (来学网)疲劳计算采用容许应力幅法,应力按弹性状态计算;在应力循环中出现拉应力的部位可不计算疲劳
  • D.
    (来学网)重级工作制吊车梁和重级、中级工作制吊车桁架的疲劳可作为变幅疲劳计算
正确答案:
A
答案解析:
【点评】:(1)《钢结构规范》第6.1.1条规定,直接承受动力荷载重复作用的钢结构构件及其连接,当应力变化的循环次数n等于或大于5×10次时,应进行疲劳计算。这比原《钢结构设计规范》(GBJ17-88)的规定要严。88年版的《钢结构设计规范》规定,需要进行疲劳计算的循环次数为n≥10次,考虑到在某些情况下可能不安全,参考国外标准的规定并结合我国建筑钢结构的实际情况,2003年版的《钢结构设计规范》将需要进行疲劳计算的应力变化循环次数改为n≥5×10次。因此,A是本题的正确答案,而选项B则不正确。
(2)钢结构的疲劳是钢材微观裂缝在一连续重复的动力荷载作用下不断扩展,直至最后达到临介尺寸时出现的突发性断裂破坏。结构构件或零件疲劳破坏时,截面上的应力低于材料在静荷载下的抗拉强度,塑性变形很小。因此,疲劳破坏属于没有明显变形的脆性破坏,有较大的危险性。
由于目前阶段对不同类型构件连接的疲劳裂缝形成、扩展以至断裂这一全过程的极限状态,包括其严格的定义和影响疲劳裂缝发展过程的有关因素都还研究不足,掌握的疲劳强度数据只是结构抗力表达式中的材料强度部分,为此,2003年版的《钢结构规范》仍建议按容许应力幅法进行疲劳验算。
容许应力幅数值的确定,是根据疲劳试验数据统计分析而得,在试验结果中已包括了局部应力集中可能产生的屈服区的影响,因而整个构件可按弹性工作进行计算。连接形式本身的应力集中不予考虑,其他因断面突变等构造产生的应力集中应另行计算。
按照应力幅概念计算,承受压应力循环与承受拉应力循环是完全相同的,而国外试验资料中也有在压应力区发现疲劳开裂的现象,但鉴于裂缝形成后,残余应力即自行释放,在全压应力循环中裂缝不会继续扩展,故《钢结构规范》第6.1.3条规定,在应力循环中不出现拉应力的部位可不计算疲劳。故选项C也是错误的。
(3)疲劳计算分常幅疲劳计算和变幅疲劳计算两类。
所谓常幅疲劳系指重复作用的荷载基本上不随时间而随机变化,可近似视为常量,因而在所有的应力循环次数内应力幅恒等。验算时只需将应力幅与所需循环次数对应的容许应力幅比较即可(△σ≤[△σ])。但实际结构中重复作用的荷载,一般并不是固定值,而是随时间变化,因而应力循环内的应力幅也随机变化。如承受吊车荷载的吊车梁或吊车桁架,因为吊车不一定经常满负荷运行,且横向小车也不一定总是位于极限位置,另外吊车运行速度、吊车轮与轨道之间的卡轨力和冲击力的幅度也会有变化等,所以其承受的每次荷载循环都不一定相同。换言之,即其应力幅不是每次都会达到最大值,而是处于"欠载状态"。
鉴于这种情况,为了简化疲劳验算,对于变幅疲劳,若能预测结构在使用寿命期内各种荷载的频率分布、应力幅水平以及频次分布总和所构成的设计应力谱,则可将其折算为等效常幅疲劳进行计算。
基于这种认知和国内一些钢厂和重型机械厂实测的吊车梁应力谱统计资料,《钢结构规范》第6.2.3条规定,重级工作制吊车梁和重级、中级工作制吊车桁架,可以根据n=2×10次应力变化循环次数为基准进行折算,作为常幅疲劳按下式进行计算:
(2-21-1)
式中△σ--对焊接部位为应力幅,△σ=σ;对非焊接部位为折算应力幅,△σ=σ-0.7σ
σ--计算部位每次应力循环中的最大拉应力(取正值);
σ--计算部位每次应力循环中的最小拉应力或压应力(拉应力取正值,压应力取负值);
α--欠载效应的等效系数,按表采用;
--循环次数n为2×10次的容许应力幅,按表采用。


注:表中的容许应力幅是按公式计算。
故选项D也是错误的。