铸钢节点的抗疲劳优化设计 现代工程结构跨度大、造型复杂、形式多样,对连接节点要求更加严格。相比于传统的节点连接方式,铸钢节点凭借着良好的力学性能、造型灵活、施工方便等优点,逐渐广泛的应用于国内外的建筑工程中。近年来,工程设计人员以及相关学者认识到铸钢节点的最大优点在于对结构抗疲劳性能的改善,并越来越多的应用于疲劳问题突出的结构。铸钢节点的疲劳性能分为铸钢材料的疲劳性能和环形对接焊缝的疲劳性能两部分,铸钢材料的疲劳性能优于焊缝的疲劳性能,环形对接焊缝的疲劳性能在节点整体疲劳性能中起控制作用。相比于传统的节点连接方式,铸钢节点虽有众多优点,但铸钢材料不可避免的会产生缺陷,由于对其带缺陷疲劳性能研究不足,和相关环形对接焊缝的疲劳性能数据缺乏,工程设计中多采用放大安全系数的设计方法。因而,现有铸钢节点的设计方法比较保守,其疲劳性能,尤其是铸钢材料部分的疲劳性能存在着较大的冗余,造成节点自重大,浪费材料,增加建造成本。 铸造缺陷对于用铸钢节点的钢结构力学性能影响 铸钢节点外形美观、造型灵活、过渡光滑,各支管角度可按需选取,对各种复杂形状适应性好,且铸钢节点采用一次性浇注完成,节点整体性能优良,所以特别适用于三维应力状态下节点和支点等联接部位,近年来在工程中得到了广泛的推广和应用。受铸造工艺水平的限制及环境因素的影响,铸钢节点经常会存在诸如裂纹、粘砂、缩松、气孔等内部或外部缺陷,缺陷的存在会在一定程度上对铸钢节点乃至整体结构的力学性能造成影响。当前对于铸钢节点的研究,考虑铸造缺陷的还很少。此外,当前对铸钢件进行质量评定时,关注的是铸钢件上缺陷最为严重的局部区域,而对于铸钢件上分布的其他缺陷缺乏必要的关注。此种“以局部考量整体”的评定方法是不全面的,可能会给铸钢节点乃至整体结构力学性能的计算和判断带来偏差。本文以一含铸钢节点的桥梁桁架结构为工程背景,采用数值模拟的方法,探讨了铸造缺陷的存在对于铸钢节点及整体桁架结构力学性能的影响,并对现行铸钢件质量评级方法的局限性进行了研究,提出了相关建议。