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2017-05-09

按照 EN 1993-6 进行吊车梁的钢轨焊缝疲劳极限状态设计

根据关于轨道焊缝承载力极限状态设计的技术文章以下是关于轨道焊缝疲劳设计的过程。 尤其详细介绍了偏心轮压为轨头宽度的 1/4 时的影响。

作用

通常,只有在吊车支承结构上受到吊车垂直荷载产生的应力变化时,才需要进行疲劳评估( [2] ,第 9.1 节 [3])。 在规范的注释中说,由于吊车荷载产生的应力变化通常可以忽略。 但是在进行连接设计或进行更多加速和制动作用的情况下,应考虑这些因素。 因此只得出竖向轮荷载,该荷载应按照[3]中 2.12.1(7) 条,通过相应的动力系数进行修正。

垂直轮荷载调整的动力影响系数:
φfat,1 = (1 + φ1 )/2
φfat,2 = (1 + φ2 )/2

轮荷载作用下的应力

与承载能力极限状态不同,在疲劳设计中,应力是指焊缝的角边。 根据[4]中第 5(6) 章,有必要考虑轮荷载作用下的应力 σ 以及剪力产生的局部和全局剪应力。

根据 [2],焊缝的疲劳设计应考虑([2],第 9.3.3 节 [1])的吊车损伤等级 S3 的钢轨头宽度的 1/4 的偏心轮荷载。 因此,如果在吊车跑道上的吊车损伤等级 ≥ S3,则轮荷载作用下的局部应力必须计算在上翼缘上,包括轮荷载的偏心部分。 在[1]中显示了一个确定增加的轮荷载的简单工程模型。

在计算剪应力时,根据 [2] 中 5.7.2(1),局部剪应力可以由轮荷载作用下的竖向应力的 20% 确定。 此外,还应应用由于吊车通道的剪力差异产生的全局剪应力ΔV。

对于轮荷载应力的计算和截面属性的计算,按照 [2] 中的 5.6.2(3),磨损的吊车导轨的高度可以设为 12.5%。 有效荷载作用长度的计算方法与承载能力极限状态设计相同。

疲劳极限状态设计

使用结构分析得出的应力范围谱进行疲劳设计。 应力范围由全局应力得出,如下所示:
Δσ = σmax - σmin
Δτ = τmax - τmin

对于局部应力,应力范围是相应的最大值,因为最小值为0。

损伤等效应力范围

其任务是将多水平应力谱转换为具有相同损伤的单水平谱,并确定与 2 ⋅ 10 6应力周期相关的由此产生的损伤等效应力范围。

使用根据 [3] 中表 2.11 取决于吊车损伤等级的归一化 S‑N 曲线(纵向应力的斜率 m = 3,以及剪应力的斜率 m = 5)和最大工作循环数,下面的公式可以可以推导出来。

计算损伤等效应力范围:

使用所选 S‑N 曲线进行图形显示时,会出现下图:

现在,使用设计的施工细节、焊缝和相关的切口类别(Δσc和 Δτc ),可以进行最终设计。 结构细节见 [4] 中表 8.1 - 8.10。表 8.10 包括了吊车梁的一些细节。

分项系数取决于计划的检验间隔,以及 [4] 中表 3.1 和 [2] NA/表 NA.3 的结果: NA.3:

根据 [4] 中第 5(6) 章,焊缝设计没有进行相关性分析。


链接
参考
  1. Seeßelberg, C. Kranbahnen: Bemessung und konstruktive Gestaltung nach Eurocode, 5. Auflage. Berlin: Bauwerk, 2016
  2. EC 3.(2009)。欧洲规范 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 6: Kranbahnen; EN 1993-6:2007 + AC:2009
  3. EN 1993-1-8 Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten Teil 1-8: Bemessung von Anschlüssen. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2005.
  4. EC 3.(2009)。欧洲规范 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-9: Ermüdung; EN 1993-1-9:2005 + AC:2009