钢桁梁桥是通过栓接、焊接、铆接等连接方式将钢梁、桥面等构件拼装而成的桥梁,目前我国在役的钢桁梁桥超过1万座,典型的工程实例有京沪铁路淮河大铁桥、武汉长江大桥、南京长江大桥、鸭绿江桥等。


京沪高铁南京长江大桥 京沪高铁淮河大铁桥
铆接钢桁梁桥的整体节点为铆接结构,因其承受较大的动荷载作用,与整体节点密切相关的铆接结构的疲劳性能至关重要。为了保证大桥运营安全可靠,结构牢固,对于铆接钢桁梁桥关键传力节点和构件,大多都要进行验证性的静载和疲劳性能的试验研究,以确保桥梁整体节点的强度和安全牢固。
DIC-3D应变测量
某科研院校为了进行高性能钢构件的锈蚀疲劳损伤力学性能的研究,利用新拓三维XTDIC系统对构件进行力学性能测试,分析疲劳和锈蚀损伤累积耦合影响条件下,既有铆接钢桁梁桥承载能力和剩余疲劳寿命,为大桥的加固和维护提供科学依据。

根据试验目的设计的点锈蚀试件

不同腐蚀程度、位置、形状的试件
本次试验选取了多款不同腐蚀程度的高性能钢试件作为试验对象,对腐蚀的标准试件进行静力拉伸试验和疲劳试验,通过试验研究锈蚀对试件屈服强度、抗拉强度、屈强比、伸长率和弹性模量的影响规律。



在实验过程中,当拉伸试验机开始加载,XTDIC系统两台相机同步采集图像,对高性能钢试件的变形过程进行跟踪,测量试件在变形过程中的拉伸、疲劳等物理量。

随着拉伸试验机拉力的输入,试件的三维形变分布,随时间的变化可一目了然地看出,XTDIC分析软件在分析全部的变形过程图像后,可获得试件全场应变的分布数据,亦可以得到应力-应变曲线图。

根据腐蚀影响下的高性能钢试件拉伸的试验数据,比对试件各项力学性能指标分析发现,试件的力学性能在腐蚀后呈现出明显的退化现象。试验分析数据表明,对于静力强度而言,试件的静力强度折减,与试件点蚀的位置、深度、形状等参数相关,也就是说与截面损失率,腐蚀严重程度,腐蚀体积比密切相关。
该科研院校借助新拓三维XTDIC系统,开展在不同截面损失率、不同腐蚀严重程度、不同失重率条件下,既有铆接钢桁梁桥关键传力节点和构件的基本力学性能研究,可为评估钢桁梁桥结构的安全性、可靠性和耐久性提供试验数据,也可为钢桁梁桥的设计、加固和维护提供科学依据,具有非常重要的工程应用意义。