国际现行钢结构公、铁路桥梁疲劳设计规范综述.pdf

国际现行钢结构公 、 铁路 桥梁疲劳设计规范综述 郝 苏 2 9 国际现 行钢 结构公 、 铁路桥梁疲劳设计规范综述 郝 苏 创 新工 程 咨询公 司 ， 加利 福尼 亚 尔湾 9 2 6 0 3 摘要 桥梁达到设计寿命 的关键 之一 是有 足够的疲劳强度 。对 比美 国、 英国 、 欧盟和 日本规范 中钢结构桥梁 疲劳设计核 心得 出 疲劳安全判定准则相 同 ； 基本分析 计算 的标 准疲 劳动 载车型数 量上有 不同 ， 但无实 质区别 ； 均 采用米诺 累积损伤准则进行多峰值载荷循环条件下 的疲劳设计 ； 均进行疲劳强度等级划分 ， 并给出相对应 的 S --N 曲线修正 ； 载荷阻力因子设计通过采用精 细的安全 系数使 疲劳破 坏概率 在可 接受 的范围 。对疲 劳设计 准则 英 国 对公路桥采用 三级循 序渐进 、 疲劳应力 和使用 年 限控制 相结合 法 ； 美 国采用 分别对 应 常规 、 极限工 况强 度的 准则 I、 Ⅱ； 欧盟采用绝对 安全设计 和损伤容限设计法 ； 与美 欧不 同之处是 日本采用 带有 2个疲 劳稳定极 限的 s ～N 曲 线 。提 出需对拉伸平均应 力效应 、 疲劳稳定极 限、 定量的低周疲劳计算等方 面进一 步研究 。 关 键 词 公 路 桥 ； 铁 路 桥 ； 钢 结 构 ； 疲 劳 ； 设 计 ； 规 范 中图分 类号 U4 4 2 ． 5 1 ； U4 4 1 ． 4 文献标 志码 A 文章编 号 1 6 7 1 7 7 6 7 2 0 1 2 0 6 0 0 2 9 0 9 1 引 言 从 工程 应 用 的 角度 看 ， 结 构 的疲 劳行 为 可 表征 为 2个 阶段 损伤 累积 造 成裂 纹萌 生 和 裂 纹 扩 展造 成结 构破 坏 在一 些 较 细致 的研 究 报 告 中l_ 1 ] ， 有 把 疲 劳破 坏 分为 4个 阶段 位错 堆积 造成 损伤 萌 生 、 损 伤扩 展形 成微 裂 纹 、 微裂 纹 汇 合 形 成 宏 观 裂 纹 和宏 观裂纹 扩 展造成 结 构 破坏 。 以 2 O世 纪 5 0年 代 为 分水岭 ， 工程界对结构材料疲劳破坏机理 的认识也 大致 可 分 为 2个 阶 段 。1 9世 纪 末 ， 德 国 工 程 师 Wo h l e r 率先提出用平滑 无应力集 中 试件标定材料 疲 劳强 度 的 方 法 ， 即 S～N 设 计 曲 线 见 图 1 。其 表 述 为 对 一在 循 环 载荷 引 起 的 固定 振 幅 反 复应 力 S状 态下 的试 件 ， S越小 ， 造 成 破坏 的载 荷 循环 次 数 N， 越 高 。其 中应 力 幅度 S 最 大一 。 最 小 最 大 应 力 与 最小 应力 之差 。根据 大 量试 验 结 果 ， s ～N 设 计 曲线可用公式 1 表达L 3 “ ] N ，一 CS 1 式 中 ， C和 m 为材 料 常数 。因 此 ， 在 欧 盟 的一 些 文 献 中， 这一公 式 经常 被称 作 w6 h I e r 公 式 。其 隐 含 2 个疲 劳 分析 中 常用 的参 量 R 幅 度 比 和 a 平 均 平 均 应 力 R 一 垦 尘 平 均 一 盯 最大盯 最 小 ／ 2 2 D 最 大 试 验结 果 见 图 2 表 示 ， 当破 坏 载 荷 循 环 次 数 N， 给 定 时 ， 平均 应 力 越 大 ， 材 料所 能 承 受 的循 环 应 图 1 s ～N 疲劳设计 曲线 力幅 S越 小 。这 一 趋 势 可 以 近 似 地 用 古 德 曼 G o o d ma n 公 式 表示 。 当 N，给定 ， 平 均 0时 S 口平 均 ON服强度 注该图逆时针旋转4 5 ， 即是传统疲劳分析的 “ H a i g h D i a g r a m ” 。 图2 平均应 力对材料所能承 受的循环应 力幅 s的影响 收稿 日期 2 0 1 2 0 9 ～2 8 作者简介 郝苏 1 9 5 5 一 ， 男 ，1 9 7 8年毕业于浙江大学化工机械与设备专业 ， 工 学学士 ， 1 9 8 1年毕业 于浙江大学 固体力学专业 ， 工 学硕士 1 9 8 6年毕业 于浙江大学化 工轻工机 械与 固体力学专业 ， 工学博士 ， 1 9 9 0年于清华大学博士后出站 E ma i l Ha o 0 s u h a o a c i i ． c o rn 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 0 世界 桥 梁 2 0 1 2 ， 4 0 6 塑 一1一 垩塑 f 、 S 0 一 屈服强度 、 式 中 ， S a 平 均表示 在所 给 平 均 下 的 材料 所 能承 受 的循 环应 力 幅 S； S 0 为平 均应 力 为零 时所 能 承受 的应 力 幅 S。 2 O世 纪后半 叶 ， 断裂 力学 的发 展 和 交通 运 输 工 业 的进 步 曲折 促成 人们 对结 构疲 劳破坏 认识 的又一 飞 跃 。例 如 ， 美 国 银 桥 S i l v e r B r i d g e 眼 板 断 裂 1 9 6 7年 和 密雅 硝 大 桥 Mi a n u s B r i d g e 悬 绞 断 裂 1 9 8 3年 ， 最后 的调 查都 断定 应力 集 中和腐 蚀 促 成 的疲劳裂纹扩展是造成这 2座桥梁倒塌 的基 本原 因 。所 有这 些不 幸使 得人们 逐渐 意识 到局部 应力 集 中会显 著增 加疲 劳裂 纹 萌 生 和 扩 展 的速 率 ， 但 疲 劳 裂 纹 的 出现 并不 意味 结构 的最 后破 坏 。因原 始 的相 应 S ～N曲线 试验 的试件 未包 含裂 纹 ， 这 使得 断裂 力 学理论在应力集 中系数 K ， 即局部应力峰值与截面 平均应力之 比的基础上， 又引入应力强度因子 K 来 表征 裂纹状 态l 5 ] 。后 者可 由图 3所示 含 中心穿 透裂 纹 长度 2 n的在 均 匀 作用 下宽 板试 件来 解释 由于微 小载 荷 非 常小 的 均 匀 也会 造成环 绕裂 纹尖 端 处极 高应力； 继续升载只提高这一应力场的平均幅度 ， 但 对裂尖应力场峰值无显著影响。因此 ， 断裂力学理 论l_ 5 ] 采用裂纹尖端应力场平均幅度代表一个裂纹的 受力 状态 和扩 展趋 势 ， 称 作 应力 强 度 因子 K。对 于 图 3试 件 ， 当 板 宽 W 与 裂 纹 半 长 a之 比 非 常 大 时 K ≈ 均目 4 图 3 解释 断裂力学基本 概念的含中心穿透裂纹的宽板 由于应力强度因子 K是载荷 均 匀的函数 ， 其又 被 称作 断裂 驱 动 力 。按 照 这一 理 论 框 架 ， 在 非疲 劳 载 荷作 用 下 ， 裂 纹 开 始 扩 展 并 导 致 试 件 断 裂 的 条 件 是 断裂驱动力 一 K≥ K， c一 断裂阻力 5 式 中， 断裂阻力 K 也称作 断裂韧性 。在疲 劳载荷 作用下 ， 裂 纹长度 扩展 量 和疲 劳载荷 循环 次数 增 量 d N 之 比是应 力强 度 因子变 化 幅度 2 x K 一K最 大一 K最 小 的 函数 ， 表达 为著 名的帕里斯 P a r i s 律 一da A Z x K b 6 d N 式 中 ， A和 6 为材 料常数 。 图 4 给出金属材料 d a～ A K 关系 的基本趋 势 ， 呈现为对数 坐标 系 中 3个线 性段 的 组合 。 式 6 用 以表征线性段 Ⅱ 。 图 4 常见 金 属 材 料裂 纹 扩 展速 翠和 应 力 强度 因子幅度 A K关 系的基本趋势 前述 S ～N 设计 曲线 所 给 出的疲 劳 破坏 寿命 是 在常幅交变应 力作 用下 平 滑表 面试 件裂 纹萌 生 和扩 展 的全过程 。但 由于没有应力 集 中， 萌 生所需循 环 次 数一般 占这类试 件总寿命 的一 半 多。与此相 对照 ， 帕 里斯公式 6 定量描述已存裂纹在任何条件下扩展的 规律。萌生可视作一裂纹从零长度到某一微小长度 的扩展过 程 。因此 ， 这 2种 方法 实 际上 相 互包 涵 ， 但 各 自偏重 于疲劳 破坏 过程 中裂纹萌 生 与扩 展 2个 不 同阶段 。当前世 界各 国和 地 区的结 构疲 劳设 计 规 范 基本 上是 以这二 者 之一 为主 ， 整合 另 一方 法 的长 处 。 本文将对 各 国钢结构疲 劳设 计规范_ 6 的要 点做一 简 略介绍 ， 与读者探讨。有关疲劳与断裂力学的基本理 论可参考文献[ 3 -5 ， 8 ] ； 有关桥梁设计的基本理论可 参 考文献[ 9 ～1 2 ] 。 2 西方各工业体 系疲劳设计规 范的共同点 2 ． 1 疲 劳安全判定准则 与强度设计概念类似 ， 各国疲劳设计规范的基本 准 则可 由式 7 统一表示 载荷 造成 的疲劳参量 x安全 系数 3 。 可 以注意 到 面对形式多样 的当代结构设计 ， L R F D给予设计 者 很 大余地 去选 择各 种 系数 。导致 实 际上 的最终 安全 系数从 略 大于单 位 1 到一个 数量 级 1 0 以上 ， 从而 涵 盖 结 构 的 复 杂 性 和 那 些 尚未 彻 底 明 了 的 破 坏 行 为 。 3疲劳 设计 准则 3 ． 1 英 国 国标 英 国 国标 疲 劳强 度 等 级 共 1 O类 B S 5 4 0 0 E 1 3 , 1 4 ] 的 9类 ， B S 7 6 0 8 _ 】 朝又增 加 T级 。 对公 路 桥 采 用 三级 循 序 渐进 、 疲 劳 应 力控 制 和 使用 年 限控制 相结 合 的方法进 行 设计 。要 求桥 梁设 计 寿命 1 2 0年 。特点 是 应 用影 响线 解 涵括 跨 度 ， 快 慢道 车载 的交 互影 响 。 1 第 一级 疲 劳 应 力 强 度 上 限 控 制 。其 表 达 式 为 S H 1 2 式 中 ， 疲劳 应力 强度 是 根据 多辆 标载 卡车 在所 有 道 上 同时 出现 ， 并考 虑 大 跨 度 每道 上有 多 辆 标 载 卡 车 时 的上 限值 ， 由规 范 中 的 图表 给 出 。对 受 强 剪 切 应力的部位适当修正 。因此 ， 式 1 2 较保守 ； 当其不 满 足 时 ， 需 进行 下两 级较详 细 的设计 计算 评定 。 2 第二 级 单 辆 标 载 卡 车疲 劳设 计 。考 虑 标 准 载荷 疲劳 设计 卡车 所造 成应 力 幅 、 ， ； 多 道桥 梁 需 累加 卡车 在本 道和 在其 它道 上对本 道产 生 的疲 劳 循 环 。 由 此 根 据 S～ N 设 计 曲 线 决 定 允 许 使 用 年 限 疲 劳 寿 命 年 一 嘉 3 式中， 分子 1 2 0指的是 1 2 0年标准设计寿命 ； 分母中 ∑道 d 表 示 对 所有 道 求 和 ； 为 每 道 每年 的 载 荷循 环 次数 ； d 。 是 根据 S ～ 』 ＼ ， 设 计 曲线 假 设 在 1 2 0 年内 1 o 次载荷循环后得出的因子； K 是根据跨度 长度 决定 的修正 因子 。从式 1 3 可得 出允 许设 计循 环应 力 幅 S应力 的估 计 。 允许 循环 应力 幅 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 4 世 界 桥 梁 2 0 1 2 ， 4 0 6 s S 无 疲 劳 设 计 [ 塑 墨 蔓 至 耋 拿 ] ‘ ” 1 4 式 中 ， S 无 疲 劳 设 计为不考 虑疲 劳 的设 计应 力 幅 。 3 第 三 级 载 荷 谱 累 积损 伤 疲 劳设 计 。该 方 法上 类似 于“ 单 辆标 载 卡 车 疲 劳设 计 ” ， 对 设计 或实 际标测的多幅载荷谱按米诺式 9 计算。 对铁路桥梁， 疲劳评定程序分 2级 简单评定 ， 其评 定准 则形 式上 类 似 于 欧盟 公 式 2 1 ， 对 R U 或 R L载 荷 取 不 同系 数 考 虑跨 长 、 轨 道 数 和 载荷 谱 的 影 响 ； 第 二级 应用米 诺公 式 的累积 损伤 评定 。 3 ． 2 美 国州 际公 路 交 通 运 输 官 员 协 会 桥 梁 设 计 规 范 AAS HTO规范口 ] 疲劳强度 等级 为 8类 ， 相对 应 S ～N 设 计 曲线 如 图 1 2所 示 。与 图 1 0不 同在 于， 每一疲劳强度等级的 曲线都在一定循环载荷次 数 处 与一条 水平 虚 线 相 连 ， 所对 应 的纵 坐标 值 称 作 “ 疲劳 稳定极 限” C AF T 。其 物理 意 义是 当实 际 的 循环应力小于这一极限时， 疲劳寿命无 限大 。这 反映了 AAS HTO规范中与强度设计匹配的 2 个疲 劳极 限设计 准 则 疲 劳设 计准则 工 f a t i g u e l i mi t工 对应 于常 规 工 况 强 度 s e r v i c e l i mi t 无 限疲 劳 寿 命 设 计 ， 要 求 应 力 幅 值 小 于 C AF T； 疲 劳设 计 准 则 Ⅱ f a t i g u e l i mi t 1 I对 应 于 极 限 工 况 强 度 设 计 s t r e n g t h l i mi t 。这 2种准 则 由下式 统一表 示 ya f≤ F 1 5 式中， ， 为修正系数 ； a f为应力幅； F 为疲 劳应 力强 度 。 循环 次数 Ⅳ 图 1 2 美 国 A A S HT O相对于 8类疲劳强度等级 的 s ～N设计 曲线 对 常规 工况 疲劳设 计 y 一1 ． 5 ， 式 1 5 右首则 按 照设 计 载荷 循环 次 数从 图 1 2选 取 对 应 的疲 劳 稳 定 极 限 。对疲 劳强 度极 限 设 计 y 一0 ． 7 5 ； 右 首疲 劳 应 力 强度 由下 式确 定 △F 一 A／ N i1 1 6 式 中， A为类似于式 1 中 c一样的常数 ； 桥梁设计 使 用寿命 7 5年 。载荷循 环 次数 N 由下式 确定 N 一 7 5 36 5 P AD T T 1 7 式 中 ， A。 为如 图 6所示 标 准疲 劳设计 卡车 日流量 ； P为多道 折减 系数 ； n为 每辆卡 车 的轴 数 。 3 ． 3 欧盟 结构疲 劳设 计规 范 欧盟疲 劳规 范_ l 兼 蓄德 国国标 DI N F B 1 0 3和 英 国 B S 5 4 0 0的一些 特点 。其包 含 2类 的疲 劳设 计 方法 ①绝 对安全 设计 s a f e l i f e me t h o d ， 要 求设 计 保障一个结构在其整个使用寿命 中不需要任何疲劳 检测 和 再 评 定 ； ② 损 伤 容 限 设 计 d a ma g e t o l e r a n t me t h o d ， 要 求设计 或评 定 保 障 一个 结 构 在 定期 疲 劳 检测 和维 护 的前 提下 可 以安 全使 用至 下一个 检测 周 期 见 图 1 3 。 可靠性 因子口 设 计 便 爿 j 寿 命 图 1 3欧盟疲劳规范 中的 2个设计方法 2种方法 应 用 同一公 式 准 则 但 不 同 系数 ， 对 主 应力 占优 的情 况 ， 这 一公式 表达 为 ．△ 一 或 _ 1 1 8 式 中 ， A a 为疲 劳 强 度 ， 即 S～ N 曲线 的 S； 系 数 y M ， 、 y F ， 分 别称 作载 荷作用 部分 因子 p a r t i a l f a c t o r o n a c t i o n a f f e c t s 和复合疲劳强度因子 p a r t i a l f a c t o r o n f a t i g ue s t r e ng t h，s t r a t e g y a nd c on s e qu e nc e o f f a i l u r e ； 对钢结构桥梁 y M ， 一 1 但 y F ，一 1 ～ 1 ． 1 5 损 伤容 限设 计 及 y F ， 一 1 ． 1 5 ～ 1 ． 3 5 绝对安 全设 计 ； A a F为等效主应力幅度 ， △ E一 最 大一 最 小， 当 口 最 小 一 1 和 一 1 1 - 3 R ～ 1 3 式 中 ， t 为 板 厚 mm ； R 为 幅 度 比， R 最 大 ／ o 最 小。 当 最 小为压 应力 时 ， C 的作 用类 似 于欧 盟规 范 的 因 子 0 ． 6 。图 5中已给 出所 用标 准卡 车计 算参量 。 日本 钢结 构 道 桥 规 范 中 疲 劳 强 度 等 级 共 分 9 类 。最 近 的 日本 钢 结 构 疲 劳规 范又 增 加 1类 级 别 “ I” 。与 美欧 规范 不 同之 处是 ， 每类 疲 劳 强 度 等 级 的 S ～ N 曲线 有 2个 “ 疲 劳 稳 定 极 限 C AF T ” 相 对 于 单 一 循 环 应 力 幅 工 况 的 C AF T， 记 为 A a c E ； 相 对 于 变 应 力 幅 工 况 的 C AF T， 记 为 △ 。相 较 前 者 ， 后 者小 得多 。 日本 规 范也 设 简 便 和损 伤 累 加 两级 评 定 ， 并 给 出有裂 纹结 构 的评定 方法 当发 现一 钢结 构有 裂纹 ， 规 定按 J WE S 2 8 5 日本 焊 接 学 会 规 范 将 不 规则 形 状裂纹换算为长度 a的等效规则裂纹， 再按帕里斯 律计 算 结构 疲劳 寿命 。 4几个 值得 探讨 的问题 4 ． 1 大 跨度 结 构 中 平 均 平 均 应力 对 疲 劳 寿命 的 影 响 众 所 周 知 ， 压 缩 平 均 应 力 可 能 增 加 疲 劳 寿 命 。 。 。当 d 最 小 0时 ， 欧 盟 规 范 “ 等 效 主 应 力 幅度 ” 定 义 中的 0 ． 6 a 最 小项 和 日本 规范 公式 J 一1 中 的 C 系数 反 映 了这 一 效 应 。另 一 方 面 ， 图 2和 式 3 表 明 ， 拉伸 平 均应力 可 能会显 著 降低设计 允许 应 力幅或允许寿命。明显 的是 ， 上述各规范都未直接 表述 对拉 伸平 均应 力效 应 的考虑 。一 个可 能 的原 因 是这 些规 范基 本上 针对 包括 桥梁 在 内的所有 金 属结 构 ， 尽 管 冠 以钢结 构前称 。对 大 多数金 属结 构来 讲 ， 疲劳 损伤 主要 出现 在焊 缝上 和周边 。在这一 类 区域 中 ， 焊 接 残余应 力 是一种 主要 的平均 应 力 。因此 ， 上 述规 范 中的疲 劳强 度等 级划 分实 际上包 涵 了对 这一 类平 均应 力 的考量 。 但是 ， 对桥梁来讲 ， 除了焊接残余应力 ， 大跨度 结构 静载 也会 在一 些部 位造 成高平 均应 力 。美 国交 通研究 委 员会 9 0年代 的一 份 研 究 报告 曾 给 出一 个 比较算 例 一 个跨 度 4 0英 尺 1英 尺 一0 ． 3 0 5 m 的 桥梁其 静 ／ 动 载峰值 应力 比率 为 3 ／ 7 ； 反 之 另一 个 跨 度为 1 0 0 0英 尺 的 桥 梁其 静 ／ 动 载 峰值 应 力 比率 为 7 ／ 3 。按 照式 2 ， 平 均应 力 等 于 静 载 峰值 应 力 加 上 循 环 载荷 幅 的一 半 。而 且 ， 在 重 型 卡 车 车轮 的 冲击 下 ， 大 跨度 桥接 近 桥 面 的部 位 动 载 造成 的应 力 也 可 能很 高 。 4 ． 2 “ 疲劳稳定极限” 和“ 无限寿命设计” 图 1 O所 示英 国 国标 中的 S ～ 』 ＼ ， 曲线 未 显 示 疲 劳稳定 极 限 C AF T 。近期 欧 盟 的一 些 研 究报 告 结 果表 明 ， 一 些金 属 在 剪切 交 变 载 荷 作 用 下 的 S～N 曲线 中没 有 明显 的水 平 线 段 。这 些 结 果 直接 对 “ 疲 劳稳定 极 限” 和“ 无 限寿命 设计 ” 的概念 提 出了挑 战 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 6 世界 桥 梁 2 0 1 2 ， 4 0 6 从某种程度上来讲 ， 这也可看作是一种来解释工程 实践 中常见的无 限寿命设计桥梁出现明显疲劳损伤 现象 的努 力 。这牵 扯到金 属 晶体结 构在 小应 力 幅高 循环 次数 下 的破坏 机理 _ 3 ] ， 暂 时 尚无定 论 。疲 劳 和 断 裂力 学 基 础研 究 的成果 [ 3 指 出 ， 对 中高 强度 结 构 钢 ， S ～N 曲线 上无 明显疲 劳稳 定极 限 。 4 ． 3高周疲劳与低周疲劳 桥 梁在 设计 使用 寿命 期 间承受 的动 载 可分 为 2 类 低幅高频与高幅低频 ； 本文介绍的规范主要涵盖 前者 ， 其又 称作 应 力 控 制 的高 周 疲 劳 。高 幅低 频 动 载指的是那些在设计 中考虑到并允许出现有 限次 ， 但 幅度可 能超 过屈 服强 度 的 载 荷 ， 例 如地 震 、 强 风 、 船桥 相撞 等 。对一 些 海 湾 和联 岛大 跨 度 桥 梁 ， 强 风 产生的振 动载荷循环虽 远不及 车辆造成 的载荷频 率 ， 但 因应力 幅度 较高 ， 日积 月 累也 会造 成显 著 的损 伤 。对这 一类 循环 载荷 ， 理论 上称 之 为“ 应变 控制 的 低 周疲 劳” 。对此 ， 以线 弹性 理论 为基 础 的 S ～N 曲 线和帕里斯公式都不再适用 。损伤断裂力学理论 中 的一 些 公 式 ， 例 如 ， 公 式 门森 一考 夫 Ma s o n C o f f i n 可用于这类工况的计算 ] 。但如何将定量 的低 周 疲 劳计算 分析 纳入 桥梁设 计 和疲劳 安全 评定 规范 之 中仍 是一 个 尚未解 决 的课 题 。 4 ． 4 疲劳 与腐蚀 及 其它损 伤 的交互 作用 绝 大 多 数 桥梁 常 年 暴露 在 外 ， 相 当一 部 分桥 梁 位于较恶劣 自然条件 的地区， 它们的工作环境显然 有别于一般实验室疲劳试验。主要不同之处在于 自 然条件下疲劳损伤一般与腐蚀损伤交互促进 ， 温度 应力和有别于简单拉伸或剪切的复杂应力状态也可 能会 显著 地促 进这 些损 伤 的演化 。 4 ． 5 疲 劳与 断裂 疲 劳破 坏 的机 理是 循 环 载荷 造 成 累积 损 伤 ， 导 致 裂纹 萌生 和扩 展 。不难理 解 ， 不管环 境如 何 ， 裂纹 扩 展到 一定 长度 结 构 才会 破 坏 。在 某 些 情 况 下 例 如 ， 小局 部 高残余 应 力 区 内 ， 裂 纹 扩 展 到一 定 尺 寸 会 自动停 止 ， 尽 管循 环 载荷 继 续作 用 。如何 计 算 会 导致结构破坏的极限裂纹尺寸 ， 如何确定裂纹止裂 的条件， 如何考虑腐蚀、 复杂应力状态和其它累积损 伤对裂纹行为的影响 ， 这正是近几 十年新发展 的损 伤断裂力学所要解决 的问题。从近年来发表的研究 和应用文献来看， 桥梁工程界正逐渐接受现代 断裂 力 学 的一些 观点 和方 法 ， 例 如 ， 2 0 0 5年 版 的欧 盟 规 范 已建 议根 据 断裂力 学“ 无 延 性转变 温度 ” 概念 通过 选 材 中避 免脆 性断 裂在 桥梁 中发 生 。 参 考 文 献 [ 1 ]D L Mc D o we l l ， K Ga l l ，M F Ho r s t e me y e r ， e t a 1 ．Mi c r o s t r u c t ur e 。 ba s e d Fa t i g ue M o de l i n g of Ca s t A35 6 T6 Al l o y [ J ] ． E n g i n e e r i n g F r a c t u r e Me c h a n i c s ，2 0 0 3 ， 7 0 1 4 9 8 0． [ 2 ]J H F a n ， S Ha o ．A D e s i g n - c e n t e r e d Ap p r o a c h i n De v e l op i ng A1 - Si - b a s e d Li ght - we i ght Al l oy s wi t h En ha nc e d F a t i g u e L i f e a n d S t r e n g t h[ J ] ．C o mp u t e r Ai d e d Ma t e r i a l s De s i g n，2 0 0 4，1 1 2 3 1 3 9 1 6 1 ． [ 3 ]S S u r e s h ．F a t i g u e o f Ma t e r i a l s ， 2 n d E d i t i o n[ M] ．C a m～ br i d geCa mbr i dg e Uni ve r s i t y Pr e s s，19 9 822 4 2 27 ． [ 4 ]S S Ma n s o n ，G R Ha l f o r t ．F a t i g u e An d D u r a b i l i t y o f S t r u c t u r a l Ma t e r i a l s r M ] ． Oh i oAS M I n t e r n a t i o n a l ， 20 067 6～ 1 0 3． [ 5 ]黄克智．断裂力学讲义[ z ] ． [ 6 ]日本道路协会 ， 鲷道路橘 疲 彀 指针 2 0 0 2 [ s ] ． [ 7 ]日本鲷耩造协 会 ， 鲷樽造 物 疲 劳彀 指针 同解 靓 2 O 1 1 [ S ] ． [ 8 ]we i Ya n g， W B L e e ．Me s o p l a s t i c i t y a n d I t s Ap p l i c a t i o n [ M] ．Ne w J e r s e y S p r i n g e r V e r l a g ， 1 9 9 3 ． [ 9 ]李 国豪 ．桥梁结构稳 定与 震动 [ M] ．北 京 中 国铁 道 出 版社 ， 1 9 9 2 ． [ 1 0 3范立础．桥梁工程 [ M] ．北京 人 民交通 出版社 ， 1 9 8 7 ． [ 1 1 ]项海帆 ， 葛耀君．悬 索桥跨 径 的空气动 力极 限[ J ] ．土 木 工 程 学 报 ， 2 0 0 5 ， 3 8 1 6 07 0 ． [ 1 2 ]邓文 中．I s E n g i n e e r i n g S c i e n c e o r Ar t [ z ] ． [ 1 3 ]B S 5 4 0 0 1 0 1 9 8 0 ，S t e e l ，C o n c r e t e a n d C o mp o s i t e B r i d g e s ．C o d e o f P r a c t i c e f o r F a t i g u e [ S ] ． [ 1 4 ]B S 5 4 0 0 1 0 C 1 9 9 9 ， S t e e l ，C o n c r e t e a n d C o mp o s i t e B r i d g e s ．Ch a r t s f o r Cl a s s i f i c a t i o n o f De t a i l s f o r F a t i g u e [ S ] ． [ 1 5 ]B S 7 6 0 8 1 9 9 3 ， C o d e o f P r a c t i c e f o r F a t i g u e D e s i g n a n d As s e s s me n t o f S t e e l S t r u c t u r e s [ s ] ． [ 1 6 3 AA S HT O， L R F D B r i d g e D e s i g n s p e c | f i c a t i 0 n [ S ] ． [ 1 7 ]F i s h e r J ．N S HR P S p e c i a l R e p o r t 1 0 2 ， 3 5 4 1 9 7 0 ， 1 9 8 3 [ z ] ． [ 1 8 ]E N 1 9 9 3 1 9 2 0 0 5 ， E u r o c o d e 3 D e s i g n o f S t e e l S t r u c t u r e s P a r t 1 ． 9 F a t i g u e [ S ] ． [ 1 9 ] K S a d a n a n d a ，A K Va s u d e v a n ．C r a c k T i p Dr i v i n g Fo r c e s a n d Cr a c k Gr o wt h Re p r e s e nt a t i 0n u n de r Fa t i g u e口] ．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f F a t i g u e ，2 0 0 4 ，2 6 1 3 9 4 7 ． [ 2 o ] L S u s me l ，R T o v o ，P L a z z a r i n ． T h e Me a n S t r e s s Ef f e c t on t he Hi gh Cy c l e Fa t i gu e St r e ng t h f r om a Mu l t i a x i a l F a t i g u e P o i n t o f Vi e w[ J ] ． I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f F a t i g u e ，2 0 0 5，2 7 8 9 2 89 4 3 ． [ 2 1 ]S Ha o ．I - 3 5 W B r i d g e C o l l a p s e [ J ] ．AS C E，B r i d g e E n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 国际现行钢结构公 、 铁路桥梁疲劳设计规范综述 郝 苏 3 7 g i n e e r i n g ， 2 0 1 0 ，1 5 5 6 0 8 ～6 1 4 编辑 陈雷 An Ov e r v i e w o f Cu r r e nt I nt e r n a t i o na l Fa t i g u e De s i g n Co d e s f o r S t e e l Hi g hwa y a n d Ra i l wa y Br i d g e s HAO Su ACI I ．I NC． ，I r v i ne 926 0 3，Ca | i f o r ni a，Ame r i c a Ab s t r a c t Suf f i c i e n t f a t i gue s t r e n gt h i S o n e o f t h e k e y f a c t or s w h i c h e ns u r e a br i d ge t o f ul f i l l i t s d e s i g n s e r v i c e l i f e ．Th e c o mp a r i s o n o f t h e k e y s o f f a t i g u e d e s i g n f o r s t e e l b r i d g e s i n t h e c o d e s o f Ame r i c a ，B r i t a i n，Eu r o p e a n Un i o n a n d J a p a n s h o w