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周燕等 低温对钢结构疲劳性能影响研究综述 5 低温 对钢 结构疲 劳性能影 响研 究综述 周燕 ， 王元清 ， 戴国欣 ， 石永久 ， 陈宏 1 ．重庆大 学土木工程学院 。 山地城镇建设与新技术教育部重点实验 室重庆4 0 0 0 4 5 2 ．清华大学土木工程 系。 土木工程安全与耐久教育部重点 实验室 。 北京1 0 0 0 8 4； 3 ．清华大 学建筑设计研 究院 。 北京1 0 0 0 8 4 【 摘要】 寒冷地区存在大量低温下承受交变荷载的钢结构构件， 其发生疲劳破坏的可能性和危害性很大。 按目前国内外基于线性累积损伤准则的疲劳分析方法 ， 得出的疲劳寿命随温度降低而增加的结论往往与实际破 坏状况不符。为给低温环境下钢结构的疲劳性能研究和疲劳设计提供参考依据， 文 中对国内外有关低温钢材疲 劳性能的试验研究、 计算方法以及相应规范进行了综述和分析评价， 介绍了断裂力学理论在疲劳寿命评估 中的应 用， 对基于弹塑性断裂力学的低温下疲劳寿命评估研究进行了展望， 并探讨了计算机数值仿真技术用于结构疲劳 寿命预估的思路和方法。 【 关键词】 钢结构； 低温； 疲劳性能； 线性累积损伤； 断裂力学 ； 数值仿真 【 中图分类号】 T U 3 9 1 【 文献标识码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 2 0 1 3 0 7 0 0 0 5 0 5 S TATUS ON LoW T EM P ERATURE F ATI GUE BEHAVI OR OF S TE EL S TRUT URE Z H O U Y a n ， WA N G Y u a n q i n g ， D A I G u o x i n ， S HI Y o n g - j i u ， C H E N H o n g 1 ． K e y l Mb o r a b o r y o f N e w T e c h n o l o g y f o r C o n s t r u c t i o n o f C i t i e s i n M o u n t a i n A r e a ，D e p a r t m e n t o f Ci v i l En g i ．，Ch o n g q i n g Un i v ．，Ch o ng q i ng 4 0 0 0 45，Ch i na； 2． Ke y L a b o r a t o r y o f Ci v i l En g i ．S a f e t y a n d Du r a b i l i t y o f Ch i n a Ed u c a t i o n Mi n i s t r y， D e p a r t me n t o f C i v i l E n g i ． ， T s i n g h u a U n i v ． ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 4 ， C h i n a ； 3 ． A r c h i t e c t u r a l D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e ， T s i n g h u a U n i v ． ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 4 ， C h i n a Ab s t r a c t F a t i g u e f a i l u r e h a s o c c u r r e d a n d d o o c c u r i n s t e e l s t r u c t u r e u n d e r a l t e r n a t i n g l o a d a t l o w t e mp e r a t u r e ．Bu t a n o p p o s i t e c o n c l u s i o n t h a t s h o w s a b e t t e r f a t i g u e p e r f o r ma n c e a t l o w t e mp e r a t u r e t h a n t h a t a t r o o m t e mp e r a t u r e c o u l d b e d e d u c e d b y a n a l y s i s me t h o d wh i c h i s b a s e d o n the p ri n c i p l e o f l i n e a r a c c u mu l a t e d da ma g e ．I n o r d e r t o p r o v i de r e f e r e n c e a n d b a s i s for r e s e a r c h o n l o w t e mpe r a t u r e f a t i g u e b e h a v i o r a n d d e s i g n o f s t e e l s t r u c t u r e ，the r e v i e w o f a v a i l a b l e l i t e r a t u r e s i s ma d e i n c l u d i n g t h e e x p e r i me n t a l s t u d y，c a l c u l a t i o n me tho d an d r e q u i r e me n t s i n C o d e ．T h e a p p l i c a t i o n o f f r a c t u r e me c h a n i c s i n f a t i g u e l i f e e v a l u a t i o n i s c o nc l u d e d．Th e pr e s e n t s t u d y p r o v i d e s tha t e l a s tic p l a s tic f r a c t u r e me c h a ni c s an d n u me ric al s i mu l a t i o n s h o u l d b e u s e d i n f u r t h e r s t u d y ． Ke y wor d s s t e e l s t r u c t u r e；l o w t e mpe r a t u r e；f a t i g u e b e h a v i o r ；l i n e a r a c c u mu l a t e d d a ma g e；f r a c t u r e me c h an i c s；n u me ric a l s i mu l a t i o n 据美国 A S C E疲劳与断裂分委会 1 9 8 2年的调查结果 ， 8 0 ％ ～ 9 0 ％的钢结构破坏与疲劳断裂有关⋯。由于疲劳破 坏属于脆性破坏， 塑性变形小 ， 破坏无明显征兆 ， 难 以采取 预防措施 ， 造成的危害巨大， 因此世界各 国对疲劳展开了深 入的研究。传统的研究与应用主要体现在航天航空、 汽车 工业和机械设备领域， 而在结构工程中的应用却体现不多。 在现实钢结构工程中， 有大量结构构件在工作状态下承受 交变荷载作用 ， 从而可能发生疲劳断裂破坏， 如桥梁结构在 车辆载荷作用下的疲劳破坏、 高耸桅杆在阵风作用下的疲 [ 基金项目] 国家自 然科学基金 5 1 1 7 8 2 4 4 劳破坏、 海洋平台及浮桥在海浪作用下的疲劳破坏、 设备支 架与建筑物在设备动力载荷作用下发生的疲劳破坏等。 加之我国大部分地区， 尤其是高原地 区， 冬季天气寒 冷， 这些地区的铁路、 桥梁及工业建筑工作是暴露于 自然环 境中， 工作温度很低， 低温使得钢材及其焊缝的脆性进一步 增加， 脆性断裂的倾向加大。因此， 钢结构在低温下的疲劳 性能和断裂机理的研究非常重要。文中对国内外关于钢结 构低温疲劳性能的研究现状进行了概括总结， 展望了该领 域的研究前景。 6 低温建筑技术 2 0 1 3 年第7 期 总第 1 8 1 期 1 常温下钢结构疲劳性能的研究 1 ． 1 钢结构疲劳断裂事故及破坏特点分析 1 9 3 8～1 9 4 0年欧洲 4 0座焊接钢桥因疲劳断裂而倒 塌 J ， 像这种由于结构中疲劳裂纹的生成、 扩展 ， 最后导致 结构破坏的事例屡有发生。1 9 6 7年美国西弗及利亚横跨俄 亥俄河上的银桥突然倒塌， 造成4 6人死亡 。1 9 9 4年韩国 汉城横跨汉江的圣水大桥中段 5 0 m长的桥体像刀切一样坠 入江中， 当时正值交通繁忙时间， 多架车辆掉进河里， 造成 3 3人死亡 l 7人重伤的重大事故 J 。 据调查工程实践中发生的疲劳断裂破坏 占全部力学破 坏的5 0 ％ ～ 9 0 ％， 是结构、 机械失效最常见的形式 J 。同时 不容忽视的是， 近年来钢结构由于疲劳裂纹而最终发生脆 性断裂的例子仍时有发生， 其表现不同于普通强度破坏的 主要特点有 。 1 疲劳破坏属于塑性破坏， 在破坏前没有 任何征兆； 2 破坏时往往截面的名义应力并不高， 甚至远 低于屈服强度， 属于正常承载状态， 其破坏截面并未发生屈 服； 3 不论是前者所说 的强度还是冲击韧性， 在分析验算 破坏截面时发现都满足规范要求； 4 破坏发生在寒冷的 冬季 。 1 ． 2 国内外关于疲劳断裂问题的研究现状和趋势 从德国矿业工程师 A l b e a 1 9 8 2年提出第一个疲劳研究 报告 开始 ， “ 疲劳” 逐步引起 了人们的重视。1 8 5 2～1 8 7 0 年期间， Wo h l e r 对疲劳问题进行了长期的试验研究 ， 指出钢 铁材料在重复荷载作用下的强度要远低于静载强度， 疲劳 寿命随着应力幅的增加而减少， 当应力幅低于某一数值时， 即使循环次数再多试件也不会断裂 J 。1 9 1 0年 B a s q u i n提 出了描述材料疲劳极限的经验规律， 即 SN曲线 ， 并且发 现应力和疲劳循环次数在双对数坐标中近似呈线性关系。 2 0世纪二三十年代， 疲劳研究已成为一个重要的领域。 1 9 4 5年 Mi n e r 提出了疲劳破坏的累积损伤模型 P a l mg r e n Mi n e r 准则。1 9 5 7年 I r w i n开拓性地指出， 可以用一个称作 为应力强度因子的标量 来表示裂纹尖端应力奇异性的大 小。1 9 6 1 年 P a r i s 、 G o me z和 A n d e r s o n基于线弹性断裂力学 方法提 出了 P a ri s 公式 ， 即疲劳裂纹扩展速率公式 J 。 2 0世纪7 O年代以来， 基于断裂力学发展的损伤容限方 法 ， 已经或正在许多工程领域内得到应用。美国在 7 0年代 对各种结构细节的工字型焊接钢梁进行了大量的疲劳试验 研究， 并依此试验结果 ， 美国的 3本钢结构 含钢桥 设计规 范， 即铁路界的 A R E A钢桥、 A A S H T O的公路钢桥 、 A I S C的 钢结构规范于 1 9 7 7年同时改版 J 。随后英 国综合分析了 其有关的科研成果后， 于 1 9 8 0年颁布了 B S 5 4 0 0规范中“ 疲 劳设计实用规范” 的条文， B S 5 4 0 0反映了当代钢结构疲劳研 究的最新成果 。 近二十年来， 以疲劳裂纹扩展为基础的疲劳寿命预测 方法成为研究疲劳问题的热点 。 ’ “ J ， 其原因之一是该法可 以考虑材料初始缺陷和载荷裂纹次序等断裂问题对疲劳寿 命的影响。 1 ． 3 国内外规范相关设计规定 从美国、 英国、 日本和欧洲钢结构协会的规范看出， 各 国都有其自己的疲劳计算表达式。相同之处是 疲劳设计 均以应力幅作为检算项 目； 构造细节分类大体类似； 疲劳检 算荷载均采用强度设计标准活载。不同之处是各国计算公 式中系数的内涵和表达方式上有所差异。日本规范 主要 考虑了双线、 板厚、 以压为主时应力比修正以及加载循环次 数修正等因素。美国规范 是通过跨度因素去修正循环次 数和冲击系数 ， 用单线、 双线、 多线荷载因素去修正循环次 数和检算活载。英国规范- 】 考虑了设计基准期、 运量、 结构 形式、 运营荷载以及双线影响。 2 钢结构低温疲劳性能的研究综述 2 ． 1 低温对钢结构机械性能与断裂机理的影响研究 国外关于低温对钢结构力学性能的影响研究开展较 早， S h a n k 等 在 2 0世纪中期通过对大量钢结构脆断事故 的调查 ， 认为造成破坏的主要原因是钢的缺口敏感度， 而缺 口敏感度是随着温度变化的。国内清华大学王元清等在近 2 O年内做了大量关于结构钢材、 桥梁钢材以及钢轨钢材的 低温下试验研究- 1 J ， 发现对大多数的工程材料 ，随着温 度的下降， 材料的屈服强度和抗拉强度都升高， 但屈服强度 增长更快； 当温度降到某值后， 屈服强度趋近抗拉强度 ， 此 时材料的塑性变形很小 ， 材料破坏基本为脆性变形，即材料 发生韧脆转变，相应 的l临界温度则称为韧脆转变温度 D B T r 见图 1 L l 。 脆性 ． 准脆性 ． 塑性 _ ． 2 0 ℃ 图l 钢及其构件主要力学参数随温度变化曲线I t 裂纹尖端张开位移作为材料的弹性阶段、 小范围屈服 直至大范围屈服各个阶段的断裂判据， 在钢结构的断裂分 析和疲劳强度评估中起重要作用。随后武延民等人又做了 一 系列钢材的断裂韧性 C l O D随温度和厚度变化规律的试 验研究 ， 试验得出的结论是 钢材的断裂韧性指标 C T O D 特征值、 J 积分临界值凡 、 平面应变断裂韧度 都随温度降 低呈现s形的曲线， 整条曲线可以分为三个部分 上平台、 转 变温度区和下平 台三个部分， 其中上平台和下平台部分的 断裂指标随温度的变化缓慢， 而在转变温度区钢材的断裂 韧度出现比较急剧的下降， 总体趋势是， 随着温度的降低， 断裂韧性指标降低 J 。 2 ． 2 国内外关于钢结构低温疲劳性能研究 国内对钢材及其焊缝的低温疲劳性能研究最初集中在 海洋工程领域。2 0世纪 9 o年代海洋石油总公司针对渤海 老二号平台倒塌事故 圳进行了一系列低温环境下 A 5 3 7 钢材焊接接头的疲劳性能研究。 国外 K i t s u n a i 等人 针对高强度 H T 8 0钢及其焊接接 周 燕等 低温对钢结构疲劳性能影响研究综述 7 头， 进行了室温至 一1 8 0 ℃下的疲劳裂纹 扩展速率试验研 究， 得出焊缝在室温至 一1 0 0 C的温度段， 其裂纹扩展速率 主要受残余应力控制， 而不是温度； 相反， 强度因子最大值 最终破坏时的应力强度因子 受温度影响明显 ； 随着温 度降至 一1 5 0 以下， 母材和焊缝的裂纹扩展速率显著增加。 2 ． 2 ． 1 低温下钢结构的 S N疲劳强度曲线 目前， 工程结构的疲劳分析方法主要有两类 一是基于 S N曲线和 P a l m g r e nMi n e r 线性累积损伤准则的疲劳累 积损伤计算方法， 二是基于裂纹扩展准则 的断裂力学方 法 。由于影响钢结构疲劳性能的因素繁多， 各国钢结构 疲劳分析 方法 以及 SN曲线 有 所差 异， 其 中 以英 国 B S 5 4 0 0 p a r t l 0中对疲劳问题较为全面的考虑， 而被许多国 家引用。英国 B S 5 4 0 0 p a r t l 0 - l 通过对典型焊接结构的大 量试验结果统计分析并归类， 给出了常应力幅值 s 下与其 疲劳破坏次数 』 v关系的 S 一N疲劳曲线 ， 并根据疲劳承载 能力的高低分成了A、 、 c 、 D、 ，、 、 、 G 、 W和 s十种， 这些 曲线的S ， 一N关系， 统一表达式为 5 NC 1 清华大学聂建 国等人指出在不同的环境影响因素下， 曲线的斜率因数 m有较大差异 J 。贾星兰等对海洋工程 用钢 A S T M A 1 3 1 基材含碳量 0 ． 1 ％ ， 2 9 4 ． 7 MP a ， 日本 生产 的对接焊及十字形焊接的板状试样进行了 一2 5 C下 四点弯曲的疲劳试验_ 拍 J ， 试验结果表明 在高应力幅区， 当 应力幅值大于低温安全临界应 力幅值时 ， 低温环境会降低 焊接接头的疲劳寿命 ， 安全性差。因此 ， 对于如何修订现行 规范中关于钢结构母材以及各种焊接形式的 SN曲线或 者增加关于低温环境下的 SN曲线参数， 以减少低温地区 焊接钢结构工程的安全隐患显得极为迫切。 2 ． 2 ． 2 低温下疲劳裂纹扩展速率 3 O 目 2 5 巨 商2 0 I 5 墓 1 0 5 O -什 I 低 I i 厦 忏 I 1 黼■】 焊 ‘ 母材 ‘忭I常■ 蝽舍 } 试件【霄翌 婵{ j l l ， j l | i r j ； l l l ， l， ， ， 5 l O l 5 2 0 2 5 循环次致历 次 回归 曲线方程 母材低温 a -- - 0 ．4 6 2 8 e 0 焊缝低温 a -- O ． 0 o 3 e o 熔合线低温a -- O ． 1 3 4 9 e -* a o n 母材常温a -- O ． 2 6 3 7 e o 9 N 焊缝常温a 0 ． 2 7 4 l e O e o 4 7 n 熔合线 常温 a -- 0 ．4 3 1 4 e n - 2 n 图2 N a 关系 曲线12 71 张玉玲等人以青藏铁路钢桥设计温度 一 5 0 C为低温环 境， 对 2 4 m m钢板母材低温、 母材常温、 焊缝低温、 焊缝常温、 熔合线低温， 熔合线常温6种试件分别进行了三点弯曲疲劳 裂纹扩展试验 ， 得到的6种试件的裂纹长度 。与疲劳循 环次数 Ⅳ的试验 回归曲线 图 2 ， 与对应 的裂纹扩展速率 d a ／ d N与强度因子范围 A K的关系曲线 图3 。 分析图2和图 3得到结论 在该试验条件下， 种试件 0．0 1[ g 『 0 ．0 0 0 I l r 0．0 0 0 01L 1 0 AK／ MP amlt l 母材试件 低温 焊缝试件 低温 熔合线试件 低温 母材试件 常温 焊缝试件 常温 熔合线试件 常温 图3 d a ／ d N AK关系曲线 直线部分 I2 7 T【 ME TI ME a 】 正弦波加载 b 反复冲击加载 图4 疲劳试验名义应力历程变化[ 2 9 1 在低温环境下的疲劳循环次数都高于常温； 母材循环次数 从常温到低温增长的幅度小于焊缝和熔合线增长的幅度； 低温下 三种 试 件 的裂 纹扩 展速 率均 低 于 相应 的 常温 试样 圳 。 S h u l ’ C i n o v 等对低合金钢及其焊接接头在 一6 0 ℃时施 加反复冲击荷载进行了疲劳试验， 同时作 了相 同试样在室 温下施加正弦波反复荷载的对比试验 图4 ， 得出前者的疲 劳强度低于后者的结论 图5 ， 有力的说明了疲劳试验正弦 波加载不能反映实际承载结构在低温下的受力条件和加载 状态， 通常疲劳试验加载都采用正弦曲线波形， 所 以得出的 疲劳强度随温度降低增加而不是降低的结论往往与实际破 坏状况不符。 萼 ； 薯 皇 a B 类低合金钢 b C 类低合金钢 图5 疲劳试验结 剐 2 ． 2 ． 3 低温下钢材疲劳裂纹扩展门槛值 方华灿等对海洋平 台用钢 A 5 3 7钢进行了 一3 5 C、 0 C 和 3 0 C温度下的疲劳裂纹扩展试验[ 3 o 1 ， 分别将应力强度因 子幅值AK、 J积分幅值△- ， 、 最大 _ ， 积分 作为控制参数 ∞ ∞ 曩 簟暑 吕j 昌一 誉 窆 8 低温建筑技术 2 0 1 3年第7 期 总第 1 8 1 期 进行裂纹扩展速率分析 ， 将三个断裂指标求出的疲劳估算 寿命与试验所得结果比较， 得出结论 无论断裂韧性指标是 AK还是△．， 或 ， 不同温度下的疲劳裂纹扩展曲线均有 在某处交汇的特点， 突破该值 ， 萌生的疲劳裂纹开始迅速扩 展， 故称该值为低温危险临界值 。换句话说 ， 裂纹萌生 后 ， 其扩展速率在低温时一直 比常温低， 亦即低温下的裂纹 扩展阻力比常温大 ， 但当裂纹扩展超过低温危险临界值时， 扩展速率迅速超过常温时值 ， 并很快进入失稳状态而产生 低温脆性断裂。因此， 低温下裂纹扩展的潜伏危险是从低 温危险临界值以后。低温危险I临界值是进入危险状态之前 的一个临界信号， 应该作为材料疲劳性能的一个安全可靠 性检查指标 。 根据 P a r i s 公式 c 2 张玉玲等得到了常温与 一5 0 C 低温时试件在疲劳裂纹 门槛值处的应力幅与裂纹长度曲线 图6 ， 由该曲线得出的 结论是 低温下疲劳破坏的临界裂纹长度会减少， 导致疲劳 安全储备下降， 表现在裂纹稳定扩展区和急剧扩展区的交 界点前移 ] 。 重 垂 巷 1 4 0 1 2 O l o 0 8 0 6 0 4 0 2 O O O ． 5 l 1 ． 5 2 裂纹长度／ r a m 母材常温一 焊缝常温‘ ． I 母材低温 一 焊缝低温 熔合线常温 熔合线低温 图6 疲劳裂纹 门槛值一 应力关系曲线㈣ 3 现有研究和设计方法存在的问题 1 目前， 各国规范对桥梁在低温环境 一般指低于 一 1 5 C 的工作状态开始进一步关注， 美国研究机构近期在 低温环境下对有预制疲劳裂纹的部分足尺工形钢板梁进行 了疲劳试验， 试验方法是先在常温下疲劳使梁部敏感部位 出现裂纹， 当裂纹长度达到指定值后， 将梁降温至 一3 0 ℃， 然后施加冲击过载以模拟较低气温地区的运营情况， 如果 不发生破坏， 则继续加疲劳荷载使裂纹扩展大些， 再重复上 述步骤， 直至屈服破坏， 或者脆断 川。之后考察破坏断 口 和破坏瞬间梁所能承受的最大应力。研究初步认为， 目前 美国公路桥梁设计规范 A A S H T O 采用的韧性指标控制设 计的方法尚有诸多研究商榷 之处 ， 尤其是对韧性高的材 料 。前苏联 1 9 8 2年公布试行了有关钢结构构件脆性破 坏强度核算的章节 ， 该方法主要通过冲击韧性试验结果在 常规强度计算公式中引入折减系数_ 1 。随后一些研究者提 出了许多修正和完善该方法的建议。但总体讲都存在缺乏 通用性和必要的理论依据 ， 该现状将会在低温地区建造的 焊接钢结构中留下安全隐患。 2 国内外学者对如何将断裂力学理论应用到工程 结构的疲劳强度评估和疲劳寿命预估这一问题做了大量研 究。国内方面， 冯国庆 等人对实用船舶结构疲劳评估方 法进行了研究 ， 指出断裂力学为详细的疲劳分析提供了有 利的工具， 且与试验结果符合较好。国外方面 ， G h i d i n i 等 人 “勰 考虑残余应力和变幅荷载作用下， 利用常用的航空 断裂力学软件对摩擦焊接试件 包括光滑试件和预置腐蚀 裂纹试件 成功进行了寿命预估； A y M aU r a g a等人 “ 分 别对疲劳分析的 sN曲线方法和断裂力学方法进行了研 究， 考虑裂纹扩展两个阶段的相关性 ， 提出了一个双线性裂 纹扩展法则。但由于低温下钢结构母材及其焊缝机械性能 的特殊性 ， 仅仅通过线弹性理论分析推导应用公式将与实 际情况有较大差异， 而基于断裂力学弹塑性理论对钢结构 疲劳断裂的研究 ， 如何具体与低温效应的影响相结合 ， 还需 要作进一步研究工作。 3 目前还不能从理论上将影 响疲劳的众多复杂因 素归纳为统一的物理模型或者数学模型来描述， 所以国内 外对焊接结构的疲劳问题研究主要集中在试验环节上。然 而， 疲劳试验本身需要物理样机 ， 且成本周期长， 对于既要 模拟复杂随机荷载又要考虑复杂结构形式的大型焊接结构 而言， 目前在试验台上进行疲劳试验还是很困难的。 4结语 1 传统基于线性累积损伤准则的疲劳试验分析方 法 ， 得出的疲劳寿命随温度降低而增加的结论往往与实际 破坏状况不符。 2 将以表征断裂韧度的 C T O D值作为断裂判断依 据， 结合基于弹塑性断裂力学的疲劳裂纹扩展速率公式 ， 建 立疲劳强度及裂纹扩展模型， 运用断裂力学的设计方法 ， 对 低温地区的钢结构进行防脆断设计， 从实际工程的角度出 发， 以期对处于在低温下工作钢结构疲劳寿命 以及安全性 评定进行更为准确定量的分析。 3 我们可以选取合适的疲劳寿命评估的数学及物 理模型， 利用通用结构有限元分析软件， 并适当编写接 口程 序。对低温环境下的疲劳裂纹扩展及破坏过程进行可视化 处理， 利用有限元分析软件对疲劳试验过程进行仿真 ， 通过 仿真结果与试验结果的对比研究， 改进试验方法， 降低试验 成本， 探讨应用计算机数值仿真技术用于焊接结构疲劳寿 命预估的思路和方法。 参考文献 [ 1 ] A S C E ． C o m m i t t e e O il f a t i g u e a n d fr a c t u r e r e l i a b i l i t y o f t h e c o m m i t t e e o n s t r u c t u re s a f e t y a n d r e l i ab i l i t y o f t h e s t r u c t u r a l d i v i s i o n ． F a fi g u e re l i abi l i t y 1 4 [ J ] ．J o u rna l of S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g A S C E ．1 9 8 2， 1 0 8 1 38 8 ． [ 2 ] F i s h e r J W．fi gue a n d f r a c t u re i n s t e e l b r i d g e s[ M] ．N e w Yo r kW i l e y，1 9 8 4． [ 3 ] B a r s o m J M， R o l f e S T ． F r a c tu re a n d f a t i g u e c o n t r o l i n s t r u c tu re s a p p l i c a t i o n s o f f r a c t u re m e c h a n i c s [ M] ．Wo rm， M 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i n g a s t r a i n b a s e d f r a c tu re m e c h ani c s m o d e l [ J ] ． E n g i n eer i n g F r a c t u re M e c h a n i c s ， 2 0 0 8 。 7 5 1 8 5 0 5 75 0 7 1 ． [ 1 2 ] J I S G 3 1 3 6 ． N e w s t e e l s f o r b u i l d i n g s t r u c t u r e S N s t e e l s c o n c r e t e o f n e w s t a n d a r d． 2 O 0 5 ． [ 1 3 ] A A S H T O ． A A S H T O L R F D b ri d g e d e s i g n s p e c i fi c a t i o n S I U n i t s T h i r d E d i t i o n [ M] ， 2 0 0 4 ． [ 1 4 ] B S 5 4 0 0 ， S t eel ， c o n c r e t e a n d c o m p o s i t e b ri d g e p a r t 1 0 c o d e o f p r a c t i c e fo r f a t igue [ S ] ， 1 9 8 0 ． [ 1 5 ] S h ank M E ．A c ri t i c a l s u r v e y o f b ri t t l e f r a c tu r e i n c a r b o n p l a t e s t e e l s t r u c t u r e s ，o t h e r t h an s h i p s [ J ] ．F ra c t u re M e c h a n i c s ， 1 9 5 3， 4 1 7 5 1 ． [ 1 6 ] 王元清， 武延民， 石永久， 等． 低温对结构钢材主要力学性能 影响的试验研究[ J ] ． 铁道科学与工程学报， 2 0 0 5 ， 1 1 ． [ 1 7 ] 王晓哲， 王元清， 石永久， 等． 低温对桥梁钢材主要力学性能 影响的试验研究[ J ] ． 低温建筑技术， 2 0 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