7.3 抗剪连接件疲劳计算
7.3.1~7.3.3 本节规定是参照相关规范及栓钉的疲劳要求制订的。
疲劳荷载模型一般分为三类。荷载模型Ⅰ用于整体构件的无限疲劳寿命验算,荷载模型Ⅱ用于整体构件的设计使用期疲劳验算,荷载模型Ⅲ用于局部构件的疲劳验算。
一般认为,当荷载作用下产生应力变化的循环次数能满足n≥1×108,构件满足无限疲劳寿命的要求;当荷载作用下产生应力变化的循环次数能满足n在2×106~5×106,构件满足设计使用期的疲劳寿命要求。抗剪连接件的受力属于整体构件的受力,应采用疲劳荷载模型Ⅰ进行无限疲劳寿命验算,或采用疲劳荷载模型Ⅱ进行设计使用期的疲劳寿命验算。
当采用疲劳荷载模型Ⅰ进行连接件的无限疲劳寿命验算,对于栓钉连接件,其剪应力幅应满足:
γFf△τp≤△τL/γMf (12)
△τp=τp,max-τp,min (13)
式中:γFf——疲劳荷载分项系数,取1. 0;
γMf——疲劳抗力分项系数,对重要构件取1.35,对次要构件取1.15(重要构件是指失效会对结构受力产生较大影响的构件,次要构件是指失效对结构受力产生影响较小的构件);
△τp——按疲劳荷载模型Ⅰ计算得到的剪应力幅;
△τL——剪应力幅疲劳截止限;
τp,max、τp,min——将疲劳荷载模型Ⅰ按最不利情况加载于影响线得出的最大和最小剪应力(MPa)。
图2 剪应力幅疲劳强度曲线
参考欧洲规范4,栓钉的疲劳细节类别可取为△τc=90,m=8。
按照栓钉的疲劳容许剪应力与抗剪承载力设计值对应的名义剪应力(260MPa~295MPa)的关系,并认为其关系同样适用疲劳容许剪力与抗剪承载力设计值,可以推得用疲劳荷载模型Ⅰ验算的疲劳容许剪力幅约为20%的抗剪承载力。
开孔板抗剪连接件和槽钢抗剪连接件的疲劳受力情况可参照使用,工程设计中如有可靠试验资料,可适当提高。