一种钢管焊接相贯节点疲劳性能的评价方法与流程

本发明涉及钢管焊接领域，特别是一种钢管焊接相贯节点疲劳性能的评价方法。

背景技术：

钢管焊接相贯节点具有传力明确、受力性能好、承载能力强、建筑外形轻盈美观等特性而被广泛应用在桥梁、建筑等领域。但是，随着钢管焊接相贯节点使用年限的增长，尤其是在长期承受活载反复作用的环境下，钢管焊接相贯节点的疲劳问题突出。钢管混凝土桁式拱桥—丫髻沙大桥和石潭溪大桥分别在通车10年和16年后，均出现了钢管焊接节点疲劳开裂病害。

当前针对钢管焊接相贯节点疲劳性能的评价指标，主要有支管直径与主管直径之比β、主管直径与主管壁厚之比γ、支管壁厚与主管壁厚之比τ和主管与支管间夹角θ等指标，且在采用上述评价指标对钢管焊接相贯节点疲劳性能进行评价时，采用的是单一指标。但是，采用单一指标对钢管焊接相贯节点疲劳性能进行评价时，忽略了各个评价指标之间潜在的交叉关系，即变化其中一个评价指标会造成其它评价指标的变化。譬如，采用支管直径与主管直径之比β进行评价时，会造成主管直径与主管壁厚之比γ发生变化。因此，当前评价方法采用单一指标进行钢管焊接相贯节点疲劳性能评价，无法全面把握钢管焊接相贯节点疲劳性能，且可能出现悖于设计人员对钢管焊接相贯节点疲劳性能的期望。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提出一种钢管焊接相贯节点疲劳性能的评价方法，可以同时考虑当前钢管焊接相贯节点的所有评价指标，消除采用单一评价指标的评价方法造成的缺陷，简单适用，保证钢管焊接相贯节点的疲劳性能。

本发明采用以下方案实现：一种钢管焊接相贯节点疲劳性能的评价方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：采用钢管焊接相贯节点中焊缝与主管的接触面面积S_c和钢管焊接相贯节点中焊缝与支管的接触面面积S_w作为钢管焊接相贯节点疲劳性能的评价指标；

步骤S2：计算上述两个评价指标，取小值评价钢管焊接相贯节点的疲劳性能。

进一步地，步骤S2中，所述计算上述两个评价指标具体包括以下步骤：

步骤S21：采用下式计算钢管焊接相贯节点焊缝与主管的接触面宽度m_c、钢管焊接相贯节点焊缝与支管的接触面宽度m_w：

m_c＝t_w(1+φ)，

其中，t_w为支管壁厚；φ为焊缝宽度与支管壁厚之比，为焊缝高度与支管壁厚之比，w_d为焊缝外露宽度；w_h为焊缝高度；

步骤S22：计算钢管焊接相贯节点焊缝与主管的接触面长度l_c、钢管焊接相贯节点焊缝与支管的接触面长度l_w：

当(d_w+2w_d)/d_c＜0.65时：

当(d_w+2w_d)/d_c≥0.65时：

其中，d_w为支管直径；t_c为主管壁厚；d_c为主管直径；θ为支管与主管间夹角；α为主管直径与支管壁厚之比，ζ为支管直径与支管壁厚之比，β为支管直径与主管直径之比，γ为主管直径与主管壁厚之比，τ为支管壁厚与主管壁厚之比，η为支管直径与主管壁厚之比，

步骤S23：根据上述步骤得到钢管焊接相贯节点中焊缝与主管的接触面面积S_c和钢管焊接相贯节点中焊缝与支管的接触面面积S_w：

当(d_w+2w_d)/d_c＜0.65时：

当(d_w+2w_d)/d_c≥0.65时：

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明可以同时考虑钢管焊接相贯节点的当前所有评价指标，消除采用单一评价指标的评价方法造成的缺陷，简单适用，保证钢管焊接相贯节点的疲劳性能。

附图说明

图1为本发明实施例中钢管焊接相贯节点的焊缝局部祥图。

图2为本发明实施例中钢管焊接相贯节点祥图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

如图1、图2所示，本实施例提供了一种钢管焊接相贯节点疲劳性能的评价方法，采用钢管焊接相贯节点中焊缝与主管的接触面面积S_c和钢管焊接相贯节点中焊缝与支管的接触面面积S_w，作为钢管焊接相贯节点疲劳性能的评价指标；作为评价方法，计算并比较钢管焊接相贯节点中焊缝与主管的接触面面积S_c和钢管焊接相贯节点中焊缝与支管的接触面面积S_w，取小值评价钢管焊接相贯节点疲劳性能。

具体包括以下步骤：

步骤S1：采用钢管焊接相贯节点中焊缝与主管的接触面面积S_c和钢管焊接相贯节点中焊缝与支管的接触面面积S_w作为钢管焊接相贯节点疲劳性能的评价指标；

步骤S2：计算上述两个评价指标，取小值评价钢管焊接相贯节点的疲劳性能。

进一步地，步骤S2中，所述计算上述两个评价指标具体包括以下步骤：

步骤S21：采用下式计算钢管焊接相贯节点焊缝与主管的接触面宽度m_c、钢管焊接相贯节点焊缝与支管的接触面宽度m_w：

m_c＝t_w(1+φ)，

其中，t_w为支管壁厚；φ为焊缝宽度与支管壁厚之比，为焊缝高度与支管壁厚之比，w_d为焊缝外露宽度；w_h为焊缝高度；

步骤S22：计算钢管焊接相贯节点焊缝与主管的接触面长度l_c、钢管焊接相贯节点焊缝与支管的接触面长度l_w：

当(d_w+2w_d)/d_c＜0.65时：

当(d_w+2w_d)/d_c≥0.65时：

其中，d_w为支管直径；t_c为主管壁厚；d_c为主管直径；θ为支管与主管间夹角；α为主管直径与支管壁厚之比，ζ为支管直径与支管壁厚之比，β为支管直径与主管直径之比，γ为主管直径与主管壁厚之比，τ为支管壁厚与主管壁厚之比，η为支管直径与主管壁厚之比，

步骤S23：根据上述步骤得到钢管焊接相贯节点中焊缝与主管的接触面面积S_c和钢管焊接相贯节点中焊缝与支管的接触面面积S_w：

当(d_w+2w_d)/d_c＜0.65时：

当(d_w+2w_d)/d_c≥0.65时：

计算并比较钢管焊接相贯节点中焊缝与主管的接触面面积S_c和钢管焊接相贯节点中焊缝与支管的接触面面积S_w，取小值评价钢管焊接相贯节点疲劳性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。