谭科

摘要： 本文阐述了钢桥疲劳裂纹损伤机理、发展过程及其原因，分析了断裂力学理论和疲劳累积损伤理论。

关键词：桥梁；断裂力学；疲劳裂纹；疲劳寿命

随着桥梁工程设计、施工技术的进步，建设规模越来越大，大型桥梁在国民经济和社会生活中起着举足轻重的作用。疲劳破坏是桥梁运营期间的一大隐患，桥梁在地震、车辆等动力荷载的反复作用下，初始裂纹扩展产生累计损伤造成构件突然断裂。

由交变循环应力引起的材料力学性能劣化过程称为疲劳损伤。疲劳破坏实际上是疲劳损伤趋于某个临界值得累积过程。当损伤累积到临界值时，材料发生疲劳破坏。正确地描述材料承受循环荷载时的疲劳累积发展过程，是进行材料耐疲劳使用寿命估算，进行合理的结构抗疲设计的基础。

1. 疲劳裂纹

1.1 疲劳损伤机理

疲劳是造成桥梁损伤，影响桥梁使用年限的主要因素。目前桥梁钢结构大多使用焊接和铆接工艺，在这些区域，桥梁结构在反复荷载作用下，很容易产生应力，从而在钢结构上产生疲劳裂纹。

在钢桥结构中，由于变形引起疲劳裂纹主要分为两种：一种是腹板的呼吸疲劳，当桥梁腹板的长度比、高厚比超过一定限度时，在大于屈曲荷载的面内的荷载作用下，腹板将产生更宽的面外位移，而这个面外位移又将反过来在焊接板的边缘形成较高的弯曲应力。长次以往，在反复荷载的作用下，将产生疲劳裂纹，最终使得钢结构提前失去效应。……