CN105953954B - 一种组合钢桥面板界面母材焊趾疲劳热点应力测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合钢桥面板界面母材焊趾疲劳热点应力测试方法，设置参考点，在参考点设置应变花，根据应变花得出的应变值计算出应力值，依据非线性热点应力插值计算公式，将应力值带入得出界面母材焊趾处的热点应力。本发明的一种组合钢桥面板界面母材焊趾疲劳热点应力测试方法，适用于拉、压、弯、剪等复杂受力状况下的组合结构界面疲劳；可测试纵、横向应力均较大的复杂应力状态下的钢与混凝土界面疲劳损伤；为疲劳评价提供宝贵依据，使用通用应变片可测，降低测试成本；考虑泊松效应的影响，提高疲劳热点应力测试精度。

Description

一种组合钢桥面板界面母材焊趾疲劳热点应力测试方法
技术领域
本发明提供一种组合钢桥面板界面母材焊趾疲劳热点应力测试方法，属于组合结构应力分析及评估领域。
背景技术
随着时间推移，桥梁钢结构焊接疲劳损伤突出，对疲劳应力有必要进行监测，并为疲劳损伤识别评估损伤提供依据。
然而对于现有技术还存在许多不足的地方，(1)测名义应力难以识别焊趾应力集中和疲劳损伤。(2)市场通用应变片或应变花尺寸大，难以测试焊趾局部的参考应力。(3)以往热点应力测试方法难以得到复杂应力状态下的热点应力。(4)以往名义应力方法难以对复杂受力状态下的钢与混凝土界面评估。(5)以往热点应力理论与测试技术尚未完善，难以测试评估钢与混凝土界面疲劳损伤。对于这些问题，传统的热点应力测试方法不能满足，所以需要使用一种新的热点应力测试方法来解决。
基于以上背景和分析，本发明提出了一种组合钢桥面板界面母材焊趾疲劳热点应力测试方法。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供提供一种适用范围更广，降低测试成本，减少误差，提高精度，利于结构的疲劳热点应力分析的组合钢桥面板界面母材焊趾疲劳热点应力测试方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种组合钢桥面板界面母材焊趾疲劳热点应力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.在母材上设置三个参考点；
B.在三个参照点上分别设置应变花；
C.利用应变花得出的应变值计算出每个参考点的应力值，每个参考点具有横向应变值和纵向应变值，分别记为ε11，ε12，ε21，ε22，ε31和ε32；
D.依据非线性热点应力插值计算公式，将应力值带入得出界面母材焊趾处的热点应力，所述的非线性热点应力插值公式包括主应力σ1和热点应力σhs的计算公式，公式如下：
其中Es为弹性模量，υ为泊松系数，ε11、ε12、ε21、ε22、ε31、ε32为应变计显示的应变量，x1＝0.6t，x2＝1.3t，x3＝2.0t，t为试件厚度；
E.根据非线性热点应力插值计算公式得出界面母材焊趾处的热点应力，最后评估界面疲劳损伤。
作为更进一步的优选方案，所述的三个参考点的位置分别距离焊趾为0.6t，1.3t和2.0t，所述的应变花为三向45度的结构。
有益效果
与现有技术相比，本发明的一种组合钢桥面板界面母材焊趾疲劳热点应力测试方法，使用非线性插值表面外推法，弥补名义应力法的不足，且适用于拉、压、弯、剪等复杂受力状况下的组合结构界面疲劳；可测试纵、横向应力均较大的复杂应力状态下的钢与混凝土界面疲劳损伤；为疲劳评价提供宝贵依据，使用通用应变片可测，降低测试成本；考虑泊松效应的影响，提高疲劳热点应力测试精度。
附图说明
图1是模型示意图；
图2是焊趾热点应力测试平面图；
图3是焊趾热点应力测试立面图；
其中，1-母材，2-应变花，3-焊趾。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案。
该测试方法提出界面母材应变测量参照点位置，在参照点位置粘贴应变花，测试三个参照点共计六项应变值，依据应变测试值计算三个参照点的应力值，然后依据非线性热点应力插值计算公式得出界面母材焊趾处的热点应力，最后评估界面疲劳损伤。所述的测试的三个参照点位置为距焊趾0.6t，1.3t和2.0t处，且所述的应变花为三向45度应变花，粘贴在三个参照点处；所述的测试6项应变值是3个参照点处横向应变值和纵向应变值，分别记为ε11，ε12，ε21，ε22，ε31和ε32。
模型选择：选用厚度t为12mm的钢桥面板模型，母材1上焊有焊钉，确定应变花2的粘贴位置，混凝土厚度取45mm，待粘贴好应变花2后进行混凝土的浇筑，如图1所示。
应变花2的粘贴：用沾有无水酒精和丙酮的棉签反复擦拭钢板上贴片部位，直至棉签不再变黑；在贴片部位和应变花2的底面上均匀的涂上薄薄一层应变计粘贴剂，待粘贴剂变稠后在相应位置贴上应变花2，然后在应变花2上覆盖一层聚氯乙烯薄膜；贴好后进行干燥和防水处理，如图2和图3所示。
主应力σ1的计算：
其中Es为弹性模量，υ为泊松系数，ε11、ε12、ε21、ε22、ε31、ε32为测得的应变值，所述的主应力σ1计算方法考虑了泊松效应和横向应变的影响，避免计算热点应力时的计算误差。
热点应力σhs计算：
其中x1＝0.6t，x2＝1.3t，x3＝2.0t，t为试件厚度。
将具体参数代入得热点应力公式：
σhs＝2.65σ11-2.45σ21+0.8σ31
数据分析：对计算所得焊趾3处的热点应力进行分析，得出钢与砼界面的疲劳损伤。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种组合钢桥面板界面母材焊趾疲劳热点应力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.在母材(1)上设置三个参考点；
B.在三个参照点上分别设置应变花(2)；
C.利用应变花(2)得出的应变值计算出每个参考点的应力值，每个参考点具有横向应变值和纵向应变值，分别记为ε11，ε12，ε21，ε22，ε31和ε32；
D.依据非线性热点应力插值计算公式，将应力值带入得出界面母材焊趾处的热点应力，所述的非线性热点应力插值公式包括主应力σ1和热点应力σhs的计算公式，公式如下：
其中Es为弹性模量，υ为泊松系数，ε11、ε12、ε21、ε22、ε31、ε32为应变计显示的应变量，x1＝0.6t，x2＝1.3t，x3＝2.0t，t为试件厚度；
E.根据非线性热点应力插值计算公式得出界面母材焊趾处的热点应力，最后评估界面疲劳损伤。
2.根据权利要求1所述的一种组合钢桥面板界面母材焊趾疲劳热点应力测试方法，其特征在于：所述的三个参考点的位置分别距离焊趾(3)为0.6t，1.3t和2.0t，所述的应变花(2)为三向45度的结构。
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