李世亚，向思杰，吴树航，刘佳伟

(1 重庆交通大学，省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室，重庆 400074；2 重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074)

引言

大型的港工结构受力十分复杂，波浪、风、水流及船舶系缆力等荷载，将会对钢管桩基础产生致命的影响[1],在这些交变荷载循环作用下，钢管桩基础将承受巨大的弯矩作用，导致其焊缝位置处极易产生疲劳破坏。为保证大型海洋工程结构物的安全，焊缝位置处疲劳热点强度研究至关重要，而管节偏位引起的应力集中是影响焊缝疲劳强度的核心因素之一。

钢管桩相比钢筋混凝土桩具有承载能力高、便于调节桩长、施工便利等优势，在各种大型工程中都已广泛运用[2]。钢管桩由钢板热轧焊接而成，钢板被卷成筒状管段（或称管节），为了保证桩的有效长度又能达到节约材料的目的，通常情况下采用壁厚不同的钢管进行连接。但大量实践表明，将二者直接进行横向对接焊接，邻管段之间将产生较大管节偏位，钢管焊接位置处的应力将发生较大突变，形成局部范围内应力集中。相邻管节偏位引起的应力集中降低了焊缝处的强度和韧性[3-4]。为了改善这一状况，常常会在两相邻管段间增设过渡段，即将厚壁段钢管的内侧进行打磨，形成一个斜坡口以便与薄壁段钢管连接，如图1所示。过渡段的设置有助于降低焊缝位置处热点应力，以达到提高焊缝疲劳性能的作用[5-7]。

图1 钢管桩焊缝示意图

目前对焊缝处应力集中现象的研究主要是针对焊趾，原因在于，疲劳裂纹通常发生在焊趾处，焊趾位置是疲劳破坏的高发点。……