宋滿榮, 許格致, 張騰飛, 孔紹東, 葉子健

(1 合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，合肥 230009；2 合肥工業(yè)大學(xué)土木工程結(jié)構(gòu)與材料安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，合肥 230009；3 中鐵上海局集團(tuán)建筑工程有限公司，上海 201900)

0 引言

我國(guó)高速鐵路系統(tǒng)的快速發(fā)展給人們?nèi)粘３鲂泻统鞘虚g物質(zhì)交換帶來(lái)了極大的便利,但環(huán)境噪聲影響民生的問題日益突出[1]。目前應(yīng)用最為普遍的降噪手段是建造簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、成本低廉的直立式聲屏障。但當(dāng)高速鐵路穿越居民區(qū)或生態(tài)保護(hù)區(qū)時(shí),普通直立式聲屏障已經(jīng)無(wú)法達(dá)到降噪標(biāo)準(zhǔn),氣密性、隔聲性能更好的全封閉聲屏障應(yīng)運(yùn)而生[2]。聲屏障不僅要滿足聲學(xué)性能,還要滿足力學(xué)性能和物理性能[2-4]。

當(dāng)列車通過聲屏障時(shí),列車脈動(dòng)風(fēng)壓會(huì)對(duì)聲屏障產(chǎn)生拉壓作用,在設(shè)計(jì)使用壽命期,需承受數(shù)百萬(wàn)次的列車脈動(dòng)風(fēng)壓作用。鐵路聲屏障抗疲勞性能是其力學(xué)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo),需要在最不利設(shè)計(jì)荷載工況下對(duì)聲屏障產(chǎn)品進(jìn)行疲勞試驗(yàn),以考察其抗疲勞性能。當(dāng)列車速度較高時(shí),聲屏障為全封閉結(jié)構(gòu)時(shí),列車脈動(dòng)壓力對(duì)聲屏障的作用效果更加明顯[5-7]。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于全封閉聲屏障力學(xué)性能方面的研究涉及很少。Thomas Keller等[8]通過試驗(yàn)研究了強(qiáng)化玻璃纖維塑料(GFRP)材料的直立式聲屏障柱的疲勞性能。Berthellemy Jacques等[9-10]研究了聲屏障柱腳與混凝土基座之間連接復(fù)合銷釘?shù)牧W(xué)性能,詳細(xì)介紹了循環(huán)荷載下的疲勞行為,并在模型的基礎(chǔ)上優(yōu)化了設(shè)計(jì)概念。Bernd Bültemeier、Detlef Ulbrich[11]分析了德國(guó)鐵路聲屏障結(jié)構(gòu)連接預(yù)應(yīng)力錨桿的抗剪和疲勞性能,并與以前摩擦焊接錨桿的性能作比較。在國(guó)內(nèi),為了更好地提高聲屏障的實(shí)際降噪效果,呂堅(jiān)品[12]提出一種簡(jiǎn)化脈動(dòng)風(fēng)載荷激勵(lì)輸入的方法來(lái)分析聲屏障脈動(dòng)風(fēng)致響應(yīng),給出了有關(guān)插板式聲屏障以及整體式聲屏障的建議。馬馳[13]設(shè)計(jì)了足尺全封閉聲屏障模型,模擬了聲屏障在等效列車脈動(dòng)風(fēng)壓下的鋼梁和連接螺栓的疲勞性能。杜健[14]給出了列車和聲屏障表面的壓力時(shí)程曲線,并與英國(guó)規(guī)范BS EN 1991-1-4∶2005的曲線進(jìn)行了比較。

新建京雄城際鐵路北落店村工程為國(guó)內(nèi)外首例設(shè)計(jì)時(shí)速達(dá)到350km/h的高速鐵路全封閉式聲屏障工程,需進(jìn)行系統(tǒng)技術(shù)研究。本文主要針對(duì)該聲屏障工程在列車通過時(shí)產(chǎn)生的脈動(dòng)壓力以及其他多種載荷作用下的疲勞性能展開研究[15]。

1 工程概況

京雄城際鐵路北落店村工程列車設(shè)計(jì)速度為350km/h,配置全封閉聲屏障,全長(zhǎng)847.25m,見圖1,包含16～32m、2～24m的簡(jiǎn)支梁,一聯(lián)(73+128+73)m的連續(xù)梁。

全封閉聲屏障主體結(jié)構(gòu)創(chuàng)新地采用了全焊接圓弧形H型鋼框架,跨度13.28m,高度9.4m,由三段弧形H型鋼梁焊接構(gòu)成,如圖2所示。鋼框架之間由間距大約2m的系桿相連接,全封閉聲屏障側(cè)面和頂部分別設(shè)置通長(zhǎng)柱間支撐和通長(zhǎng)水平支撐,柱腳為剛接形式,形成穩(wěn)定單元結(jié)構(gòu)。全封閉聲屏障各部位所選用的材料詳見表1,鋼結(jié)構(gòu)總質(zhì)量為2972t。

鋼柱腳采用向內(nèi)開口的靴型柱腳,便于后期橋梁內(nèi)側(cè)檢修。圖3為靴型鋼柱腳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),鋼柱腳與混凝土箱梁連接節(jié)點(diǎn)創(chuàng)新地采用了“四橫兩縱”式U形螺栓。

2 整體有限元分析

2.1 有限元模型建立

采用MIDAS Civil軟件建立全封閉聲屏障整體模型,模擬其在恒荷載、活荷載、風(fēng)荷載以及列車氣動(dòng)力多種荷載組合下的受力情況。

對(duì)于全封閉聲屏障鋼結(jié)構(gòu)主體部分,一般一個(gè)節(jié)段為一整跨箱梁。選取一孔32m簡(jiǎn)支梁上的全封閉聲屏障為代表進(jìn)行建模。該有限元模型主要由三部分構(gòu)成:全封閉聲屏障框架、系桿以及支撐結(jié)構(gòu),共計(jì)663個(gè)節(jié)點(diǎn)以及986個(gè)單元數(shù)。全封閉聲屏障有限元模型如圖4所示。

2.2 工況簡(jiǎn)述及荷載取值

全封閉聲屏障在使用過程中受到的荷載主要由恒載、活載、風(fēng)荷載以及列車氣動(dòng)力組成[14-15]。

關(guān)于列車氣力取值,隨著列車運(yùn)行速度的增大和凈空面積的減小(即阻塞率增加),聲屏障壁面壓力峰值及幅值相應(yīng)增大。當(dāng)列車以350km/h的速度在1/2截面會(huì)車時(shí)為最不利工況,此時(shí)列車風(fēng)在聲屏障內(nèi)表面產(chǎn)生的最大壓力峰值和壓力幅值數(shù)值大于其他位置會(huì)車和單車工況,作為設(shè)計(jì)控制荷載。

綜合考慮《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB 10621—2014)中的建議值和中南大學(xué)數(shù)值模擬結(jié)果建議值,確定列車氣動(dòng)壓力作用下全封閉聲屏障正風(fēng)壓為5.9kPa,負(fù)風(fēng)壓為-8.9kPa。同時(shí),考慮左右壓差對(duì)結(jié)構(gòu)的受力更不利影響,壓差設(shè)計(jì)值取值2.0kPa。

對(duì)以上四種荷載進(jìn)行組合,對(duì)組合而成的10種工況進(jìn)行數(shù)值模擬分析。選取部分工況于列于表2中,其中工況9即恒載+活載+風(fēng)荷載+氣動(dòng)力(負(fù)壓差)組合時(shí)荷載取值最大,為21.34kN/m。

表2 荷載組合

2.3 荷載加載情況

使用MIDAS Civil軟件模擬2.2節(jié)中所述的四種主要荷載,模擬結(jié)果如如圖5所示。

圖5 荷載加載情況

2.4 有限元分析結(jié)果

采用MIDAS Civil對(duì)10種工況進(jìn)行模擬,得到各工況下聲屏障應(yīng)力云圖,其中工況9應(yīng)力云圖如圖6所示。由圖6可知,結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力發(fā)生在柱腳加勁肋附近極小的區(qū)域。

圖6 MIDAS Civil模擬工況9應(yīng)力云圖/MPa

考慮到MIDAS Civil簡(jiǎn)化模型忽略了鋼框架加勁肋等影響,應(yīng)力狀態(tài)不一定能精確反映節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài),忽略支撐和系桿可能提供的縱向剛度,采用ANSYS WORKBENCH建立一榀框架的聲屏障有限元數(shù)值模型并輸入工況9,計(jì)算其應(yīng)力場(chǎng)分布情況,其中工況9應(yīng)力云圖如圖7所示。

圖7 ANSYS WORKBENCH模擬工況9應(yīng)力云圖/MPa

由兩種軟件模擬的聲屏障應(yīng)力云圖(圖6、7)可以看出,柱腳加勁肋附近極小的區(qū)域的應(yīng)力均遠(yuǎn)大于聲屏障其他部位,出現(xiàn)了明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象。靴型柱腳是整體結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),受力情況最為復(fù)雜,因此對(duì)其疲勞性能進(jìn)行研究。

3 柱腳疲勞試驗(yàn)

3.1 試件設(shè)計(jì)

3.1.1 鋼柱腳設(shè)計(jì)

結(jié)合2.4節(jié)模擬計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)室條件確定的試驗(yàn)加載方案,按足尺試驗(yàn)考慮,設(shè)計(jì)并制作了鋼柱腳和混凝土臺(tái)座試件。鋼柱腳構(gòu)件高2.1m,由應(yīng)力分析結(jié)果,根據(jù)最不利應(yīng)力以及最不利工況反推得到加載高度為1600mm。在距離柱腳頂部向下0.5m處設(shè)置加載端板,最大限度地模擬柱腳實(shí)際受力情況。鋼柱腳翼緣厚20mm,腹板厚12mm,底板厚30mm,U形螺栓直徑30mm。焊接鋼板采用Q345D。端板厚度為30mm,十字形鋼板厚度為20mm,加勁肋鋼板厚度為12mm。鋼柱腳試件構(gòu)造及幾何尺寸見圖8。

3.1.2 混凝土臺(tái)座設(shè)計(jì)

臺(tái)座尺寸為1 500×1 100×1 100,混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40,預(yù)留直徑為10cm的PVC管道,與鋼柱腳之間由U形螺栓連接,與地槽之間使用地腳螺栓連接固定?；炷僚_(tái)座構(gòu)造及幾何尺寸見圖9。

3.2 材料性能試驗(yàn)

U形螺栓為8.8級(jí)摩擦型高強(qiáng)螺栓,符合《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓》(GB/T 1228—2006)和《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺母》(GB/T 1229—2006)等的規(guī)定。按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法對(duì)試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn),結(jié)果如表3所示。

表3 U形螺栓的力學(xué)性能

鋼材等級(jí)為Q345D,符合《碳素結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T 700—2006)及《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T 1591—2018)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法對(duì)試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn),得到鋼材力學(xué)性能如表4所示。

表4 鋼材的力學(xué)性能

3.3 試驗(yàn)方案

3.3.1 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)在合肥工業(yè)大學(xué)結(jié)構(gòu)工程實(shí)驗(yàn)室完成。試驗(yàn)裝置包括美國(guó)MTS液壓伺服系統(tǒng)、反力墻、動(dòng)態(tài)采集儀、靜態(tài)采集儀等。按試驗(yàn)方案,在施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制混凝土基座,在原鋼結(jié)構(gòu)加工廠加工好靴型柱腳構(gòu)件,分別運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室再進(jìn)行拼裝。拼裝完成后將試件就位。采用10.6級(jí)M60高強(qiáng)地腳螺栓穿過混凝土臺(tái)座PVC管固定在地面槽道上,利用精軋螺紋鋼和工具梁拉結(jié)和限位共同保證臺(tái)座與地面固結(jié)。MTS作動(dòng)器通過加載端板作用于鋼柱腳試件施加水平疲勞荷載,試驗(yàn)加載裝置及加載現(xiàn)場(chǎng)見圖10。

圖10 試驗(yàn)加載裝置及加載現(xiàn)場(chǎng)

3.3.2 加載方案

根據(jù)2.4節(jié)模擬計(jì)算結(jié)果,工況9負(fù)為最不利工況,柱腳產(chǎn)生的應(yīng)力最大。由最大應(yīng)力確定試驗(yàn)荷載,疲勞下限荷載取5kN,疲勞上限荷載取60.4kN。對(duì)于疲勞加載試驗(yàn),施加正弦脈沖循環(huán)(5,60.4)kN,共計(jì)加載400萬(wàn)次,由動(dòng)態(tài)采集儀采集數(shù)據(jù)。

通過脈動(dòng)風(fēng)壓的頻譜-幅值曲線(圖11)可知列車通過時(shí)脈動(dòng)風(fēng)壓主頻為 0.2Hz,幅值約為 1.3kPa。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室實(shí)際條件和時(shí)間限制,加載按頻率為4Hz左右加載時(shí)出現(xiàn)了明顯的共振現(xiàn)象,本次疲勞試驗(yàn)加載頻率選擇了10Hz。

圖11 脈動(dòng)風(fēng)壓的頻譜-幅值曲線

疲勞試驗(yàn)前,先完成一次靜力循環(huán)加載并采集數(shù)據(jù)。在進(jìn)行循環(huán)荷載加載次數(shù)達(dá)到100 萬(wàn)、210 萬(wàn)、250 萬(wàn)、290 萬(wàn)、320 萬(wàn)、380 萬(wàn)、400 萬(wàn)次時(shí),分別停機(jī),轉(zhuǎn)換動(dòng)態(tài)采集為靜態(tài)采集,進(jìn)行靜力加載,加載方案如圖12所示。每級(jí)荷載加完之后靜止1min后記錄應(yīng)變。

圖12 靜力加載制度

3.3.3 測(cè)量方案

根據(jù)有限元分析結(jié)果和試驗(yàn)測(cè)試的可能性,分別在鋼柱腳翼緣、U形螺栓預(yù)埋部分及混凝土表面布置應(yīng)變片。為了測(cè)量多個(gè)方向的應(yīng)變及應(yīng)力,在鋼柱腳底板、腹板以及加勁肋上布置應(yīng)變花。在鋼柱腳底板和U形螺栓螺帽相應(yīng)部位布置位移計(jì),觀測(cè)可能出現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。應(yīng)變片測(cè)點(diǎn)布置方案如圖13～16所示,其中翼緣測(cè)點(diǎn)最多,分別為Y1～Y15,共計(jì)15個(gè)測(cè)點(diǎn)。

圖13 鋼柱腳測(cè)點(diǎn)布置圖/mm

圖14 混凝土臺(tái)座測(cè)點(diǎn)布置圖

圖15 1～3號(hào)U形螺栓測(cè)點(diǎn)布置圖

圖16 5～4號(hào)U形螺栓測(cè)點(diǎn)布置圖

圖13～16中矩形應(yīng)變片和三角形應(yīng)變片的采集頻率分別為1Hz和200Hz,由靜態(tài)采集儀采集;圓形應(yīng)變片的采集頻率為1 000Hz,由動(dòng)態(tài)采集儀采集。

為測(cè)定制動(dòng)器以及混凝土臺(tái)座處的位移,分別設(shè)置位移計(jì)W1、W2位于制動(dòng)器中部以及底板外側(cè)翼緣部位,如圖17所示。

圖17 位移計(jì)布置

3.4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.4.1 試驗(yàn)現(xiàn)象

試驗(yàn)前和每次停機(jī)做靜力試驗(yàn)時(shí)均對(duì)翼緣腹板進(jìn)行了觀察,未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形,漆皮未有掉落,焊縫完整,結(jié)構(gòu)性能在試驗(yàn)中未受到影響。對(duì)U形螺栓進(jìn)行了觀察,錨固良好,未發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生變形,螺帽與底板之間未有縫隙,底層螺帽較試驗(yàn)前出現(xiàn)細(xì)微的轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)混凝土臺(tái)座進(jìn)行了觀察,400萬(wàn)次疲勞試驗(yàn)結(jié)束后,混凝土臺(tái)座結(jié)構(gòu)完整,未發(fā)生位移,也無(wú)裂縫產(chǎn)生,結(jié)構(gòu)性能在試驗(yàn)中未受到影響。400萬(wàn)次循環(huán)荷載結(jié)束后試件相應(yīng)部位情況如圖18所示。

圖18 試件各部位試驗(yàn)結(jié)果

3.4.2 靜力加載應(yīng)力與位移分析

靜力加載試驗(yàn)得到各測(cè)點(diǎn)在不同荷載循環(huán)次數(shù)下的應(yīng)力-加載級(jí)數(shù)曲線見圖19。

圖19 部分測(cè)點(diǎn)應(yīng)力-加載級(jí)數(shù)關(guān)系

加載過程中鋼柱腳外側(cè)翼緣始終受拉,內(nèi)側(cè)翼緣受壓,Y14測(cè)點(diǎn)為外側(cè)翼緣靠近柱腳放大處的轉(zhuǎn)折點(diǎn),是外側(cè)翼緣應(yīng)力最大處,由圖19(a)可得最大壓力值達(dá)到13MPa。腹板F9測(cè)點(diǎn)始終受拉,F1、F4、F5測(cè)點(diǎn)處始終受壓,F5測(cè)點(diǎn)靠近內(nèi)側(cè)翼緣截面轉(zhuǎn)折處有明顯的應(yīng)力集中,由圖19(b)可得其應(yīng)力最大值達(dá)到60MPa。柱腳底板處,底板D10、D12測(cè)點(diǎn)始終受壓,D6、D7測(cè)點(diǎn)始終受拉,可見轉(zhuǎn)動(dòng)中心在D6、D10測(cè)點(diǎn)之間,由圖19(c)～(f)可得最大應(yīng)力值出現(xiàn)在D7測(cè)點(diǎn),為30MPa,遠(yuǎn)大于D6測(cè)點(diǎn)的10MPa,D12測(cè)點(diǎn)為25MPa,遠(yuǎn)大于D10測(cè)點(diǎn)的15MPa。U形螺栓埋入混凝土部分應(yīng)力迅速衰減,靠近臺(tái)座砂漿層處應(yīng)力值最大,由圖19(g)可得,大U形螺栓2-6測(cè)點(diǎn)應(yīng)力達(dá)到16MPa,直彎交界處力值已很小,處于0～2MPa之間,底部應(yīng)力接近0,沒有波動(dòng)。由圖19(h)可得,小U形螺栓同一深度處所受應(yīng)力在0～2MPa之間,遠(yuǎn)小于大U形螺栓?；炷翍?yīng)力相對(duì)于鋼柱腳的應(yīng)力要小很多。應(yīng)力大小都在1MPa以內(nèi)。

綜上,加載與卸載曲線線性關(guān)系明顯,歷經(jīng)不同疲勞加載次數(shù)后的應(yīng)力曲線基本重合,表明鋼柱腳的受力特性在該疲勞荷載作用下未發(fā)生改變。

圖20為鋼柱腳、U形螺栓和混凝土上各個(gè)測(cè)點(diǎn)分別在荷載循環(huán)次數(shù)達(dá)到20萬(wàn)、100萬(wàn)、190萬(wàn)、280萬(wàn)、320萬(wàn)、400萬(wàn)次時(shí)的最大應(yīng)力曲線,用以觀察各個(gè)測(cè)點(diǎn)在不同荷載循環(huán)次數(shù)下的最大應(yīng)力的變化范圍。從圖20中可以看出:1)絕大部分測(cè)點(diǎn)的最大應(yīng)力走向基本呈直線狀,說(shuō)明鋼柱腳體系在疲勞加載過程中自身的力學(xué)性能較為穩(wěn)定。2)個(gè)別測(cè)點(diǎn)最大應(yīng)力值出現(xiàn)波動(dòng),如Y6測(cè)點(diǎn)在疲勞加載循環(huán)次數(shù)為190萬(wàn)～320萬(wàn)次時(shí)出現(xiàn)波動(dòng),F5測(cè)點(diǎn)在疲勞加載循環(huán)次數(shù)為20萬(wàn)～190萬(wàn)次時(shí)出現(xiàn)波動(dòng),4-5測(cè)點(diǎn)在疲勞加載循環(huán)次數(shù)為20萬(wàn)～190萬(wàn)次時(shí)出現(xiàn)波動(dòng)。混凝土H1測(cè)點(diǎn)在20萬(wàn)～190萬(wàn)次時(shí)出現(xiàn)了大幅度波動(dòng),可能是試驗(yàn)測(cè)量時(shí)出現(xiàn)問題。

圖20 測(cè)點(diǎn)最大應(yīng)力與典型疲勞加載循環(huán)次數(shù)關(guān)系曲線

圖21為位移-加載級(jí)數(shù)關(guān)系曲線,W1測(cè)點(diǎn)位移大小變化范圍為-1.5～1.0mm,荷載的加載與卸載曲線線性關(guān)系明顯。W2測(cè)點(diǎn)位移大小變化范圍為0～-0.5mm,表明和靴型柱腳與混凝土臺(tái)座之間發(fā)生了微小松動(dòng)。在不同荷載循環(huán)次數(shù)下,該曲線形狀及走勢(shì)大致相同,各測(cè)點(diǎn)在相同加載級(jí)數(shù)下取得最大位移。位移-加載級(jí)數(shù)曲線在加載與卸載兩個(gè)過程中是對(duì)稱的,表明試件可恢復(fù)性性能好。

圖21 位移-加載級(jí)數(shù)關(guān)系曲線

3.4.3 疲勞加載應(yīng)力分析

圖22為鋼結(jié)構(gòu)翼緣、腹板和U形螺栓部分測(cè)點(diǎn)在荷載循環(huán)次數(shù)為0、100萬(wàn)、200萬(wàn)、300萬(wàn)、400萬(wàn)次時(shí)的應(yīng)力隨時(shí)間變化的時(shí)程曲線。各曲線均呈正弦波形式,與加載曲線一致。在不同荷載循環(huán)次數(shù)下的時(shí)程曲線形狀基本重合,具有相近的周期及振幅。

圖22 測(cè)點(diǎn)動(dòng)態(tài)應(yīng)力時(shí)程曲線

圖23為部分測(cè)點(diǎn)在不同疲勞加載循環(huán)次數(shù)下的應(yīng)力幅曲線。由圖23可見隨疲勞循環(huán)加載次數(shù)的變化,鋼柱腳各部位和U形螺栓應(yīng)力幅沒有發(fā)生衰減,基本呈水平直線狀;動(dòng)態(tài)應(yīng)變變化與荷載變化保持一致,很好得體現(xiàn)了鋼材的彈性優(yōu)點(diǎn),其應(yīng)變最大值(受拉或受壓)和靜載時(shí)相應(yīng)最大值基本吻合。

圖23 測(cè)點(diǎn)應(yīng)力幅與疲勞加載循環(huán)次數(shù)關(guān)系曲線

從試驗(yàn)結(jié)果看,各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力均較低,應(yīng)力幅低于疲勞截至限,材料有較大程度的富余,鋼柱腳尺寸上有較大優(yōu)化空間。

4 結(jié)論

(1)通過MIDAS Civil和ANSYS WORKBENCH軟件模擬全封閉聲屏障實(shí)際受力情況,得到柱腳加勁肋附近極小的區(qū)域的應(yīng)力均遠(yuǎn)大于聲屏障其他部位,并且出現(xiàn)了明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象。

(2)400萬(wàn)次疲勞試驗(yàn)加載完成后,鋼柱腳鋼板、焊縫、加勁肋未見開裂或壓屈,除底層螺帽有輕微轉(zhuǎn)動(dòng),U形螺栓未見損壞,鋼柱腳整體結(jié)構(gòu)具有良好的抗疲勞性能。

(3)同一測(cè)點(diǎn)在不同荷載循環(huán)次數(shù)下的應(yīng)力-加載級(jí)數(shù)曲線形狀和變化趨勢(shì)保持一致,并且在卸載前后應(yīng)力-加載級(jí)數(shù)曲線具有對(duì)稱性,說(shuō)明構(gòu)件具有良好的恢復(fù)性和抗疲勞性能。各測(cè)點(diǎn)在不同荷載循環(huán)次數(shù)下的時(shí)程曲線包括振幅、頻率等保持高度的一致并且應(yīng)力變化范圍較小,說(shuō)明在疲勞荷載作用下構(gòu)件具有良好的穩(wěn)定性。

(4)試驗(yàn)過程中及400萬(wàn)次疲勞加載結(jié)束時(shí)U形螺栓應(yīng)力狀態(tài)一直穩(wěn)定,說(shuō)明具有非常良好的疲勞性能。