来源:河南省崇振建设工程有限公司|发表日期:2025-09-19
疲劳寿命分析是移动模架设计阶段防范结构失效的核心技术环节,通过系统评估关键构件在反复荷载作用下的损伤累积过程,为模架长期安全运行提供科学依据。这套分析体系从 20 世纪 90 年代的经验性校核发展到如今的精细化数值模拟,在沪苏通长江公铁大桥、元山水库大桥等工程中形成成熟规范,其技术演进印证了移动模架从强度控制到耐久性保障的行业进步,成为抵御交变荷载风险的重要防线。
疲劳寿命分析的核心目的构建在 “风险预判 - 参数验证 - 安全冗余” 的三维体系之上。识别高风险部位是首要任务,主梁焊接节点、销轴连接、支腿支撑等承受反复应力的构件是分析重点,元山水库大桥在挂篮设计中通过疲劳分析发现菱形架转角焊接处存在应力集中,经圆弧过渡处理后消除了潜在断裂风险。获取材料疲劳特性参数是分析基础,通过对 Q355B 等常用钢材的疲劳试验数据积累,建立符合模架工况的损伤评估模型,沪苏通大桥针对不同荷载等级的循环特性,将混凝土浇筑、模架前移等工况转化为可量化的应力循环次数。验证安全储备能力是最终目标,根据交通运输部相关规范,关键构件的疲劳寿命需满足至少 200 万次应力循环要求,确保在设计使用周期内不发生疲劳破坏。
分析方法历经从简化计算到精细化模拟的技术革新,形成多维度的工程实践体系。早期采用应力比控制法,通过限制最大应力与最小应力的比值防范疲劳损伤,但难以反映复杂工况的真实受力状态。2000 年后引入应力循环计数法,将模架施工全过程分解为若干典型荷载循环,统计每个循环的应力幅值与频次,某 32 米跨模架通过这种方法识别出浇筑阶段的应力循环对疲劳损伤贡献最大,占总损伤量的 65%。现代有限元模拟技术实现重大突破,采用线域单元与空间梁单元组合建模,准确模拟钢箱梁与混凝土结构的应力传递路径,六库怒江二桥的类似建模方法验证了该技术在复杂结构应力分析中的可靠性,其计算精度满足疲劳评估要求。分析过程需特别关注焊接残余应力、构件几何缺陷等因素,通过修正系数纳入评估模型,使计算结果更接近实际受力状态。
工程实践中的场景化适配体现技术精细化。沿海高湿度环境下,疲劳分析需叠加腐蚀损伤因子,湄洲湾跨海大桥对销轴连接部位采用锌镍合金镀层,配合疲劳强度折减系数调整,使评估结果更贴合海洋环境的实际衰减规律。峡谷强风区域则强化风致振动的疲劳影响,雄商高铁晋陕峡谷段模架设计中,将阵风荷载转化为随机应力循环,通过频谱分析方法评估其对主梁的累积损伤。施工阶段的动态监测是分析验证的重要补充,在关键部位布设应力传感器,实时记录应力循环过程,沪苏通大桥通过对比监测数据与分析结果,使疲劳寿命评估误差控制在 10% 以内。
质量管控实行 “计算 - 试验 - 监测” 的闭环体系。设计阶段需完成疲劳寿命计算书并通过专家评审,施工前对焊接节点进行疲劳试验验证,使用过程中每 50 个施工循环进行一次应力复测。某跨江大桥曾因省略疲劳分析步骤,导致模架前移机构销轴在使用 120 次后出现裂纹,经补焊加固并重新核算疲劳寿命后方才继续使用,这一教训推动疲劳分析成为模架专项施工方案的强制性内容。从早期依赖经验公式的粗略估算,到如今结合有限元模拟与现场监测的精准评估,疲劳寿命分析技术的发展始终围绕结构耐久性这一核心目标,这些经过工程验证的技术标准共同构成了移动模架长期安全运行的坚实保障。
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