CN105046005B - 确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅的方法，该方法包括：根据高强钢筋母材及其连接结构的类型，确定疲劳基本容许应力幅；获取高强钢筋母材及其连接结构的测量参数，并根据所获取的工业参数从预设的对应关系表格中选取相应的计算系数。通过使用本发明所提供的确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅的方法，可以准确地确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅。

Description

确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅的方法

技术领域

本发明涉及铁路工程钢筋混凝土结构技术，特别涉及一种确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅的方法。

背景技术

2013年2月16日，国家发展改革委发布《关于修改<产业结构调整指导目录(2011年本)>有关条款的决定》(第21号令)，明确规定HRB335钢筋属于落后产品，应予淘汰，自2013年5月1日起施行。2013年8月7日，中国铁路总公司下发《关于铁路工程推广应用高强钢筋有关工作的通知》(铁总建设[2013]99号)，明确要求铁路工程设计应积极采用HRB400及以上级别高强钢筋。

然而，目前的铁路标准中缺少HRB400及以上高强钢筋的疲劳性能设计参数。虽然建工行业标准提出了高强钢筋的疲劳设计参数，但是由于建筑结构疲劳受力特性不显著，因此铁路工程中不能直接参考使用上述高强钢筋的疲劳设计参数。所以，为了充分发挥高强钢筋的技术经济性能，有效降低钢筋用量，如何准确地确定高强钢筋母材(例如，HRB400、HRB500钢筋)及其连接构造的疲劳容许应力幅，对于高强钢筋在铁路工程结构的使用具有十分重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅的方法，从而可以准确地确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅的方法，该方法包括：

根据高强钢筋母材及其连接结构的类型，确定疲劳基本容许应力幅；

获取高强钢筋母材及其连接结构的测量参数，并根据所获取的工业参数从预设的对应关系表格中选取相应的计算系数。

可选的，所述高强钢筋母材及其连接结构的类型包括：

高强钢筋母材、闪光对焊、滚轧直螺纹和电弧焊；其中，所述电弧焊包括搭接和帮条两种方式。

可选的，所述高强钢筋母材、闪光对焊、滚轧直螺纹和电弧焊所对应的疲劳基本容许应力幅Δσ₀分别为：130、120、100和70。

可选的，所述测量参数包括：

应力比、钢筋直径、钢筋强度等级和应力循环次数。

可选的，与所述测量参数相对应的计算系数分别为：

应力比影响系数γ₁、钢筋直径影响系数γ₂、钢筋强度等级系数γ₃和疲劳损伤系数γ₄。

可选的，使用用如下的公式计算高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅：

[Δσ]＝γ₁*γ₂*γ₃*γ₄*Δσ₀，

其中，[Δσ]为高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅，Δσ₀为疲劳基本容许应力幅。

可选的，所述高强钢筋母材为HRB400、HRB500级高强钢筋母材。

如上可见，在本发明中的确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅的方法中，由于先根据高强钢筋母材及其连接结构的类型，确定疲劳基本容许应力幅，然后再获取高强钢筋母材及其连接结构的测量参数，并根据所获取的工业参数从预设的对应关系表格中选取相应的计算系数，从而可以准确地确定高强钢筋母材(例如，HRB400、HRB500钢筋)及其连接构造的疲劳容许应力幅，有效地解决铁路工程中高强钢筋母材及其连接结构的疲劳设计中的取值问题，为高强钢筋在铁路工程中的推广应用提供了有力的技术支撑。

附图说明

图1为本发明实施例中的确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅的方法的流程示意图。

图2为高强钢筋母材及其连接结构的类型的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本实施例提供了一种确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅的方法。

图1为本发明实施例中的确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅的方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例中的确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅的方法主要包括如下所述的步骤：

步骤101，根据高强钢筋母材及其连接结构的类型，确定疲劳基本容许应力幅。

在本发明的技术方案中，首先将根据高强钢筋母材及其连接结构的类型，确定疲劳基本容许应力幅。

在本发明的技术方案中，可以使用多种高强钢筋母材及其连接结构的类型。

例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述高强钢筋母材及其连接结构的类型可以包括：高强钢筋母材、闪光对焊、滚轧直螺纹和电弧焊；其中，所述电弧焊包括搭接和帮条两种方式，即电弧搭接焊和电弧帮条焊。其中，所述闪光对焊、滚轧直螺纹和电弧焊属于高强钢筋连接结构，所述高强钢筋连接结构是由一个或多个高强钢筋母材组成的连接结构。

另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述高强钢筋母材为HRB400、HRB500级高强钢筋母材。

图2为高强钢筋母材及其连接结构的类型的示意图。所述高强钢筋母材以及闪光对焊、滚轧直螺纹和电弧焊等连接结构如图2所示。

当然，本发明的技术方案中，还可以使用其它的高强钢筋连接结构的类型，本发明对此并不做任何限制。

另外，在本发明的技术方案中，可以根据实际应用需要或实验数据，预先设置各个高强钢筋母材及其连接结构的类型相对应的疲劳基本容许应力幅。

例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述高强钢筋母材、闪光对焊、滚轧直螺纹和电弧焊所对应的疲劳基本容许应力幅Δσ₀分别为：130、120、100和70。

另外，在本发明的技术方案中，还可以根据实际应用需要对各种高强钢筋母材及其连接结构的类型设定相应的加工质量要求。

例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述闪光对焊的加工质量要求为：

1)接头表面应呈圆滑、带毛刺状，不得有肉眼可见的裂纹；与电级接触处的钢筋表面，不得有明显烧伤。

2)接头处的弯折角不得大于2°，接头处的轴线偏移不得大于钢筋直径的0.1倍，且不得大于1mm。

再例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述滚轧直螺纹的加工质量要求为：

1)切口端面宜与钢筋轴线垂直，端头有弯曲、马蹄现象的应切去，不得用气割下料。

2)螺纹牙型应饱满，连接套筒表面不得有裂纹，表面及内螺纹不得有严重的锈蚀及其他肉眼可见的缺陷。

再例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述电弧焊的加工质量要求为：

1)焊接前应先将钢筋预弯，使两钢筋搭接的轴线位于同一直线上，用两点定位焊固定，施焊要求同电弧帮条焊。

2)电弧帮条焊两帮条的轴线与被焊钢筋的中心处于同一平面内。

步骤102，获取高强钢筋母材及其连接结构的测量参数，并根据所获取的工业参数从预设的对应关系表格中选取相应的计算系数。

在本发明的技术方案中，可以先通过测量或实验等多种方式获取高强钢筋母材及其连接结构的一个或多个测量参数，然后再根据所获取的测量参数从预设的对应关系表格中选取多个计算系数。

例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述测量参数可以包括：应力比、钢筋直径、钢筋强度等级和应力循环次数。

因此，与上述测量参数相对应的计算系数分别为：应力比影响系数γ₁、钢筋直径影响系数γ₂、钢筋强度等级系数γ₃和疲劳损伤系数γ₄。

在本发明的技术方案中，可以根据实验数据或经验值预先设置相应的对应关系表格。例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，可以根据实验数据预先设置如下所述的对应关系表格。

应力比ρ	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9
										γ1	0.926	0.891	0.851	0.783	0.703	0.606	0.486	0.343	0.177

表1 应力比对应关系表

其中，γ₁为应力比影响系数。由上述表1可知，在本发明的技术方案中，不同的应力比将对应不同的应力比影响系数。

表2 钢筋直径对应关系表

根据上述表2可知，在本发明的技术方案中，可以根据高强钢筋母材及其连接结构的类型、钢筋直径和钢筋强度等级(例如，HRB400或HRB500)，选取相对应的钢筋直径影响系数γ₂。例如，当高强钢筋母材及其连接结构的类型为滚轧直螺纹，且钢筋强度等级为HRB500、直径d＜20mm时，相对应的钢筋直径影响系数γ₂为0.9。

	HRB400	HRB500
			母材	1.0	1.07
闪光对焊	1.0	1.07
			滚轧直螺纹	1.0	1.2
电弧焊	1.0	1.0

表3 钢筋强度等级对应关系表

根据上述表3可知，在本发明的技术方案中，可以根据高强钢筋母材及其连接结构的类型以及钢筋强度等级(例如，HRB400或HRB500)，选取相对应的钢筋强度等级系数γ₃。例如，当为高强钢筋母材，且钢筋强度等级为HRB500时，相对应的钢筋强度等级系数γ₃为1.07。

表4 应力循环次数对应关系表

根据上述表4可知，在本发明的技术方案中，可以根据高强钢筋母材及其连接结构的类型以及应力循环次数，选取相对应的疲劳损伤系数γ₄。例如，当为高强钢筋母材，且应力循环次数为200万次时，相对应的疲劳损伤系数γ₄为1.0。

步骤103，根据所述疲劳基本容许应力幅和所选取的钢筋参数，确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅。

由于在上述步骤101和102中确定了疲劳基本容许应力幅并选取相应的计算系数，在本步骤103中，即可根据上述疲劳基本容许应力幅和所选取的钢筋参数，确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅。

例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，可以使用如下所述的公式来计算高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅：

[Δσ]＝γ₁*γ₂*γ₃*γ₄*Δσ₀

其中，[Δσ]为高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅，Δσ₀为疲劳基本容许应力幅。

通过上述的步骤101～103，即可方便地确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅。

综上可知，在本发明中的确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅的方法中，由于先根据高强钢筋母材及其连接结构的类型，确定疲劳基本容许应力幅，然后再获取高强钢筋母材及其连接结构的测量参数，并根据所获取的工业参数从预设的对应关系表格中选取相应的计算系数，从而可以准确地确定高强钢筋母材(例如，HRB400、HRB500钢筋)及其连接构造的疲劳容许应力幅，有效地解决铁路工程中高强钢筋母材及其连接结构的疲劳设计中的取值问题，为高强钢筋在铁路工程中的推广应用提供了有力的技术支撑。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种确定高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅的方法，其特征在于，该方法包括：

根据高强钢筋母材及其连接结构的类型，确定疲劳基本容许应力幅；

获取高强钢筋母材及其连接结构的测量参数，并根据所获取的工业参数从预设的对应关系表格中选取相应的计算系数；

其中，预设的对应关系表格包括：应力比对应关系表、钢筋直径对应关系表、钢筋强度等级对应关系表和应力循环次数对应关系表；

其中，所述应力比对应关系表为：

应力比ρ 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 γ₁ 0.926 0.891 0.851 0.783 0.703 0.606 0.486 0.343 0.177

其中，所述钢筋直径对应关系表为：

其中，所述钢筋强度等级对应关系表为：

HRB400 HRB500 母材 1.0 1.07 闪光对焊 1.0 1.07 滚轧直螺纹 1.0 1.2 电弧焊 1.0 1.0

其中，所述应力循环次数对应关系表为：

其中，与所述测量参数相对应的计算系数分别为：

应力比影响系数γ₁、钢筋直径影响系数γ₂、钢筋强度等级系数γ₃和疲劳损伤系数γ₄；

其中，使用如下的公式计算高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅：

[Δσ]＝γ₁*γ₂*γ₃*γ₄*Δσ₀，

其中，[Δσ]为高强钢筋母材及其连接结构的疲劳容许应力幅，Δσ₀为疲劳基本容许应力幅。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高强钢筋母材及其连接结构的类型包括：

高强钢筋母材、闪光对焊、滚轧直螺纹和电弧焊；其中，所述电弧焊包括搭接和帮条两种方式。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述高强钢筋母材、闪光对焊、滚轧直螺纹和电弧焊所对应的疲劳基本容许应力幅Δσ₀分别为：130、120、100和70。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述测量参数包括：

应力比、钢筋直径、钢筋强度等级和应力循环次数。

5.根据权利要求1至4中任一所述的方法，其特征在于：

所述高强钢筋母材为HRB400、HRB500级高强钢筋母材。