本发明属于桥梁工程设计，具体来说涉及一种角钢焊接桁梁kt型节点热点应力疲劳评估方法。
背景技术：
1、角钢焊接桁架结构具有良好的力学性能和优越的经济性，同时兼具便捷的施工性。采用角钢作为主要承重结构的桥梁在近年来得到了广泛的应用，除桁梁桥外，还包括拱桥、连续刚构桥等。在角钢焊接桁架结构中，腹杆和弦杆连接位置处常由于焊接缺陷、焊接残余应力等因素影响，焊趾处会存在明显的应力集中现象，在车辆等往复荷载作用下，极易萌生疲劳裂纹，同时，桥梁结构服役期长，结构所处环境复杂，荷载作用不确定，会加剧疲劳裂纹发展，甚至导致节点疲劳失效，严重影响桥梁结构安全。现行规范采用名义应力法评估桁梁桥节点疲劳性能，该方法无法反映节点几何参数变化对其疲劳性能的影响，计算结果偏于保守，尚不能准确评估节点疲劳性能。
2、因此，有必要对现有的桁梁节点热点应力疲劳评估方法进行改进，以提高节点疲劳性能的评估准确性。
技术实现思路
1、本发明的目的是解决现有的桁梁节点热点应力疲劳评估方法评估结构不够准确，无法无法反映节点几何参数变化对其疲劳性能的影响的技术问题，提供一种角钢焊接桁梁kt型节点热点应力疲劳评估方法，通过简单的算法计算焊接桁梁kt型节点易损位置处的热点应力幅，并由此准确预测节点疲劳寿命。
2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种角钢焊接桁梁kt型节点热点应力疲劳评估方法，包括以下步骤：
3、步骤1：确定角钢焊接桁梁的节点几何参数及构件尺寸：腹杆与弦杆夹角θ、腹杆宽度与弦杆宽度之比β、腹杆厚度与弦杆厚度之比τ；
4、步骤2：计算疲劳荷载作用下最不利节点的弦杆、斜腹杆和竖腹杆所受内力；
5、步骤3：将最不利节点所受内力等效分解为四种基本受力模式，进而计算各种模式下弦杆、斜腹杆和竖腹杆的名义应力幅；所述四种受力模式为：弦杆与腹杆平衡轴力荷载作用受力模式，腹杆平衡轴力荷载作用受力模式，弦杆弯矩荷载作用受力模式，腹杆弯矩荷载作用受力模式；
6、步骤4：分别计算四种基本受力模式下弦杆、斜腹杆和竖腹杆的热点应力集中系数，并根据热点应力集中系数和名义应力幅，计算得到弦杆、斜腹杆和竖腹杆的总热点应力幅；
7、步骤5：确定热点应力疲劳强度曲线，根据热点应力疲劳强度曲线，确定弦杆、斜腹杆和竖腹杆对应的疲劳寿命，确定角钢焊接kt型节点的最终疲劳寿命。
8、所述步骤1中，节点腹杆与弦杆夹角θ取值范围为40°～70°，腹杆宽度与弦杆宽度之比β取值范围为0.2～1.0，腹杆厚度与弦杆厚度之比τ取值范围为0.5～0.75。
9、所述步骤3中，需要计算的名义应力幅包括：弦杆与腹杆平衡轴力荷载作用受力模式下弦杆名义应力幅△σi,c，斜腹杆名义应力幅△σi,xf；腹杆平衡轴力荷载作用受力模式下斜腹杆名义应力幅为△σii,xf，竖腹杆名义应力幅△σii,f；弦杆弯矩荷载作用受力模式下弦杆名义应力幅为△σiii,c；腹杆弯矩荷载作用受力模式下斜腹杆名义应力幅△σiv,xf；
10、所述步骤4中，弦杆与腹杆平衡轴力荷载作用受力模式下,弦杆、斜腹杆和竖腹杆的热点应力集中系数计算公式为：
11、si,c＝1.17(1.4731τ-0.0720)·(-0.5415β2+1.4221β-0.0769)·(0.0423cosθ2-0.0024cosθ+1.2257)；
12、si,xf＝1.25(2.1697τ+0.0205)·(-0.8518β2+1.9156β-0.4223)·(0.0226cosθ2+0.0452cosθ+1.7449)；
13、si,f＝0；
14、其中，si,c、si,xf、si,f分别表示弦杆与腹杆平衡轴力荷载作用受力模式下,弦杆、斜腹杆和竖腹杆的热点应力集中系数；
15、腹杆平衡轴力荷载作用受力模式下，弦杆、斜腹杆和竖腹杆的热点应力集中系数计算公式为
16、sii,c＝0；
17、sii,xf＝1.48(-2.7265τ-0.4582)·(-1.9506β2+2.5441β-0.9484)·(-0.2765cosθ2+0.0486cosθ-1.9897)；
18、sii,f＝1.80(0.1961τ+0.9630)·(-1.2268β2+1.6228β+0.1416)·(0.0667cosθ2-0.0113cosθ+1.3362)；
19、其中，sii,c，sii,xf，sii,f分别表示腹杆平衡轴力荷载作用受力模式下，弦杆、斜腹杆和竖腹杆的热点应力集中系数；
20、弦杆弯矩荷载作用受力模式下弦杆、斜腹杆和竖腹杆的热点应力集中系数计算公式为：
21、siii,c＝1.00(0.0179τ+1.1561)·(-0.0137β2+0.0576β+1.1399)·(0.0053cosθ2-0.0013cosθ+1.5708)；
22、siii,xf＝0；
23、siii,f＝0；
24、其中，siii,c，siii,xf，siii,f分别表示弦杆弯矩荷载作用受力模式下弦杆、斜腹杆和竖腹杆的热点应力集中系数；
25、腹杆弯矩荷载作用受力模式下弦杆、斜腹杆和竖腹杆的热点应力集中系数计算公式为：
26、siv,c＝0；
27、siv,xf＝2.87(0.9598τ+0.2486)·(-0.2401β2+1.0822β+0.1021)·(-0.2720cosθ2+0.0475cosθ+1.0001)；
28、siv,f＝0；
29、其中，siv,c，siv,xf，siv,f分别表示腹杆弯矩荷载作用受力模式下弦杆、斜腹杆和竖腹杆的热点应力集中系数。
30、所述步骤4中，弦杆、斜腹杆和竖腹杆的总热点应力幅计算公式为：
31、sh,c＝δσi,csi,c+δσiii,csiii,c；
32、sh,xf＝δσi,xfsi,xf+δσii,xfsii,xf+δσiv,xfsiv,xf；
33、sh,f＝δσii,fsii,f；
34、其中，sh,c，sh,xf，sh,f分别表示弦杆、斜腹杆和竖腹杆的总热点应力幅，△σi,c和△σi,xf分别表示弦杆与腹杆平衡轴力荷载作用受力模式下弦杆和斜腹杆的名义应力幅；△σii,xf、△σii,f分别表示腹杆平衡轴力荷载作用受力模式下斜腹杆和竖腹杆的名义应力幅；△σiii,c表示弦杆弯矩荷载作用受力模式下弦杆名义应力幅，△σiv,xf表示腹杆弯矩荷载作用受力模式下斜腹杆名义应力幅；si,c、si,xf、分别表示弦杆与腹杆平衡轴力荷载作用受力模式下弦杆和竖腹杆的热点应力集中系数；sii,xf，sii,f分别表示腹杆平衡轴力荷载作用受力模式下斜腹杆和竖腹杆的热点应力集中系数；siii,c表示弦杆弯矩荷载作用受力模式下弦杆的热点应力集中系数；siv,xf表示腹杆弯矩荷载作用受力模式下斜腹杆的热点应力集中系数。
35、所述步骤5中，根据弦杆、腹杆构造细节选择热点应力疲劳强度曲线。
36、所述步骤5中，将弦杆、斜腹杆和竖腹杆对应的疲劳寿命中最小的作为角钢焊接kt型节点的最终疲劳寿命。
37、所述步骤5中，采用的热点应力疲劳强度曲线为：
38、3lgsh+lgn＝11.338，ν≤5×106；
39、5lgsh+lgn＝14.429，5×106＜ν≤1×108；
40、sh＝19.311，ν＞1×108；
41、其中，sh表示结构所承受的热点应力幅，n表示对应的热点应力幅下结构可承受荷载循环的次数。
42、所述步骤2中，对实桥进行测量或采用有限元软件建立角钢焊接桁梁桥空间杆系模型，计算疲劳荷载作用下最不利节点弦杆、腹杆所受内力；
43、所述步骤3中，根据角钢焊接桁梁的构件几何尺寸计算四种基本受力模式下节点弦杆、腹杆名义应力幅。
44、本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
45、本发明提供了一种角钢焊接桁梁kt型节点热点应力疲劳评估方法，采用热点应力法用于角钢焊接kt型节点疲劳强度计算及寿命预测，相比于名义应力法，考虑了节点几何参数对应力分布的影响，能够准确计算角钢焊接kt型节点最不利位置处疲劳应力及节点疲劳寿命，进而保证节点设计的安全性。。