芜湖长江大桥钢梁焊接整体节点疲劳试验研究

主要完成单位：铁道部大桥工程局

中国铁道科学研究院铁道建筑研究所

宝鸡桥梁厂

起 止 时 间 ：1996年8月～2000年10月。

鉴定证书编号：铁道部技鉴字[2000]第029号。

芜湖长江大桥是我国本世纪末修建的跨度最大、规模最大的公、铁两用新型重荷载桥梁。该项研究紧密配合芜湖桥各阶段工程要求，为大桥顺利建成提供了时间和技术保证。研究得出的疲劳验算公式和疲劳设计规定，反映了近期运营状态下疲劳特征，解决了芜湖桥设计采用14MnNbq厚板型中强度新钢种、新结构形式、厚板焊接新工艺和整体节点构造细节等技术难点。与国外规范相比，已达到同步水平。其中各系数及抗力曲线的确定均为国内实桥调研数据和国内试验数据。具体如下：

针对芜湖桥设计图纸对13.5组细节进行试件设计和疲劳试验。试验采用2000KN液压伺服疲劳试验机，共得到58根试件的试验数据，并得到各细节的疲劳破坏特征。经回归分析，得出全部试验细节疲劳曲线，解决了14MnNbq钢在芜湖桥焊接工艺下加工的芜湖桥各重要构造细节的疲劳抗力。同时根据试验现象，为钢梁制造加工提出了合理建议。

为满足芜湖桥工期需要及铁道部要求，经过参考国内外大量相关数据，并进行初步分析后，于1996年11月25日芜湖桥初步设计开始时，提交了“芜湖长江大桥正桥钢梁疲劳验算规定草案”。在完成各细节疲劳试验重要点(共19根试件)后，经进一步分析论证，于1998年9月芜湖桥钢梁制造开工前提出"芜湖长江大桥正桥钢梁疲劳验算规定"。全部疲劳试验完成后，分析整理并验证前面所提交的验算规定中先期制定的疲劳曲线，同时又对我国1965年以来的疲劳试验进行调研，采集了有效试验数据近30组，进行重新分析，并参考国外桥规规定，共研究制定栓焊钢梁抗力方程14个，构造细节22个。芜湖桥疲劳验算规定表达式将疲劳损伤修正系数、双线系数、板厚系数等纳入容许应力法疲劳严验算式，并引入应力幅验算的概念。疲劳抗力曲线全部采用我国自己的试验，反映了我国生产制造水平。其成果已用于《铁路桥梁钢结构设计规范》TB10002.2-99。

将直边、曲边、与焊接迭加以及切割缺陷补焊作为研究精密焰切工艺对钢材性能影响的主要对象，进行疲劳试验。同时还从金相分析、渗碳、硬度、残余应力等方面入手，对精密焰切工艺进行了较为系统的研究。此外，还对整体节点进行仿真计算分析。研究给出了本次四种精密焰切细节试验疲劳曲线方程，提出精密焰切中的重要参数，并有针对性地为改进焰切质量提出合理建议。其工艺参数可应用于钢桥制造规范中“边缘加工工艺”。