6.2.1 對(duì)常幅（所有應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的應(yīng)力幅保持常量）疲勞，應(yīng)按下式進(jìn)行計(jì)算： 式中 △σ——對(duì)焊接部位為應(yīng)力幅，△σ＝σ_max－σ_min；對(duì)非焊接部位為折算應(yīng)力幅，△σ＝σ_max－0.7σ_min；
σ_max—一計(jì)算部位每次應(yīng)力循環(huán)中的最大拉應(yīng)力（取正值）；
σ_min——計(jì)算部位每次應(yīng)力循環(huán)中的最小拉應(yīng)力或壓應(yīng)力（拉應(yīng)力取正值，壓應(yīng)方取負(fù)值）；
[△σ]——常幅疲勞的容許應(yīng)力幅(N/mm²)，應(yīng)按下式計(jì)算： n——應(yīng)力循環(huán)次數(shù)；
C、β——參數(shù)，根據(jù)本規(guī)范附錄E中的構(gòu)件和連接類(lèi)別按表6.2.1采用。 表6.2.1 參數(shù)C、β

注：公式(6.2.1-1)也適用于剪應(yīng)力情況。 6.2.2 對(duì)變幅（應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的應(yīng)力幅隨機(jī)變化）疲勞，若能預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)在使用壽命期間各種荷載的頻率分布、應(yīng)力幅水平以及頻次分布總和所構(gòu)成的設(shè)計(jì)應(yīng)力譜，則可將其折算為等效常幅疲勞，按下式進(jìn)行計(jì)算： 式中 △σ_e——變幅疲勞的等效應(yīng)力幅，按下式確定： ∑n_i——以應(yīng)力循環(huán)次數(shù)表示的結(jié)構(gòu)預(yù)期使用壽命；
n_i——預(yù)期壽命內(nèi)應(yīng)力幅水平達(dá)到△σ_i的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。
6.2.3 重級(jí)工作制吊車(chē)梁和重級(jí)、中級(jí)工作制吊車(chē)桁架的疲勞可作為常幅疲勞，按下式計(jì)算： 式中 a_f——欠載效應(yīng)的等效系數(shù)，按表6.2.3-1采用；
[△σ]2×10⁶——循環(huán)次數(shù)n為2×10⁶次的容許應(yīng)力幅，按表6.2.3-2采用。
表6.2.3-1 吊車(chē)梁和吊車(chē)桁架欠載效應(yīng)的等效系數(shù)a_f
表6.2.3-2 循環(huán)次數(shù)n為2×10⁶次的容許應(yīng)力幅(N/mm²)

注：表中的容許應(yīng)力幅是按公式(6.2.1-2)計(jì)算的。
條文說(shuō)明

6.2 疲勞計(jì)算
6.2.1 本條文提出常幅疲勞驗(yàn)算公式(6.2.1-1)和驗(yàn)算所需的疲勞容許應(yīng)力幅計(jì)算公式(6.2.1-2)。
常幅疲勞系指重復(fù)作用的荷載值基本不隨時(shí)間隨機(jī)變化，可近似視為常量，因而在所有的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)內(nèi)應(yīng)力幅恒等。驗(yàn)算時(shí)只需將應(yīng)力幅與所需循環(huán)次數(shù)對(duì)應(yīng)的容許應(yīng)力幅比較即可。
考慮到非焊接構(gòu)件和連接與焊接者之間的不同，即前者一般不存在很高的殘余應(yīng)力，其疲勞壽命不僅與應(yīng)力幅有關(guān)，也與名義最大應(yīng)力有關(guān)。因此，在常幅疲勞計(jì)算公式內(nèi)，引入非焊接部位折算應(yīng)力幅，以考慮σ_max的影響。折算應(yīng)力幅計(jì)算公式為：

式中 k——系數(shù)，按TJ 17-74規(guī)范規(guī)定：對(duì)主體金屬：3號(hào)鋼取k＝0.5，16Mn鋼取k＝0.6；角焊縫：3號(hào)鋼取k＝0.8，16Mn鋼取k＝0.85；
[σ^p₀]——應(yīng)力比ρ(ρ＝σ_min/σ_max)＝0時(shí)的疲勞容許拉應(yīng)力，其值與[△σ]相當(dāng)。
在TJ 17-74規(guī)范中，[σ^p₀]考慮了欠載效應(yīng)系數(shù)1.15和動(dòng)力系數(shù)1.1，故其值較高。但本條僅考慮常幅疲勞，應(yīng)取消欠載系數(shù)，且[△σ]是試驗(yàn)值，已包含動(dòng)載效應(yīng)，所以亦不考慮動(dòng)力系數(shù)。因此[△σ]的取值相當(dāng)于[σ^p₀]/(1.15×1.1)＝0.79[σ^p₀]。另外，規(guī)范GBJ 17-88以高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接和帶孔試件為代表，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，取k＝0.7。因此得：

常幅疲勞容許應(yīng)力幅[本規(guī)范公式(6.2.1-2)和表6.2.1]是基于兩方面的工作，一是收集和匯總各種構(gòu)件和連接形式的疲勞試驗(yàn)資料；二是以幾種主要的形式為出發(fā)點(diǎn)，把眾多的構(gòu)件和連接形式歸納分類(lèi)，每種具體連接以其所屬類(lèi)別給出疲勞曲線和有關(guān)系數(shù)。為進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析工作，匯集了國(guó)內(nèi)現(xiàn)有資料，個(gè)別連接形式(如T形對(duì)接焊等)適當(dāng)參考國(guó)外資料。
根據(jù)不同鋼號(hào)、不同尺寸的同一連接形式的所有試驗(yàn)資料，匯總后按應(yīng)力幅計(jì)算式重新進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以95％置信度取2×10⁶次疲勞應(yīng)力幅下限值。例如，用實(shí)腹梁中起控制作用的橫向加勁肋予以說(shuō)明，共收集了九批試驗(yàn)資料，包括3號(hào)鋼、16Mn鋼、15MnV鋼三種鋼號(hào)，板厚從12～50mm的試件和部分小梁，統(tǒng)計(jì)結(jié)果得200萬(wàn)次平均疲勞強(qiáng)度為132N/mm²，保證95％置信度的下限為100N/mm²。疲勞曲線在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中斜率為—3.16的直線。這幾個(gè)基本參數(shù)是確定連接分類(lèi)及其特征[△σ]-N曲線的依據(jù)和出發(fā)點(diǎn)。
按各種連接形式疲勞強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)參數(shù)[非焊接連接形式考慮了最大應(yīng)力(應(yīng)力比)實(shí)際存在的影響]，以構(gòu)件主體金屬、高強(qiáng)度螺栓連接、帶孔、翼緣焊縫、橫向加勁肋、橫向角焊縫連接和節(jié)點(diǎn)板連接等幾種主要形式為出發(fā)點(diǎn)，適當(dāng)照顧[△σ]-N曲線族的等間隔設(shè)置，把連接方式和受力特點(diǎn)相似、疲勞強(qiáng)度相近的形式歸成同一類(lèi)，最后如本規(guī)范附錄E所示，構(gòu)件和連接分類(lèi)有八種。分類(lèi)后，需要確定疲勞曲線斜率值，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，絕大多數(shù)焊接連接的斜率在—3.0～—3.5之間，部分介于—2.5～—3.0之間，構(gòu)件主體金屬和非焊接連接則按斜率小于—4，為簡(jiǎn)化計(jì)算取用β＝3和β＝4兩種，而在n＝2×10⁶次疲勞強(qiáng)度取值上略予調(diào)整，以免在低循環(huán)次數(shù)出現(xiàn)疲勞強(qiáng)度過(guò)高的現(xiàn)象。[△σ]-N曲線族確定后(本規(guī)范表6.2.1)，可據(jù)此求出任何循環(huán)次數(shù)下的容許應(yīng)力幅[△σ]。
這次修訂僅將原規(guī)范的“構(gòu)件和連接分類(lèi)”表中項(xiàng)次5梁翼緣連接焊縫附近主體金屬的類(lèi)別作了補(bǔ)充和調(diào)正。
6.2.2 實(shí)際結(jié)構(gòu)中重復(fù)作用的荷載，一般并不是固定值，若能預(yù)測(cè)或估算結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)力譜，則按本規(guī)范第6.2.3條對(duì)吊車(chē)梁的處理手法，也可將變幅疲勞轉(zhuǎn)換為常幅疲勞計(jì)算。在缺乏可用資料時(shí)，則只能近似她按常幅疲勞驗(yàn)算。
6.2.3 本條文提出適用于重級(jí)工作制吊車(chē)梁和重級(jí)、中級(jí)工作制吊車(chē)桁架的疲勞計(jì)算公式(6.2.3)。
為掌握吊車(chē)梁的實(shí)際應(yīng)力情況，我們實(shí)測(cè)了一些有代表性車(chē)間，根據(jù)吊車(chē)梁應(yīng)力測(cè)定資料，按雨流法進(jìn)行應(yīng)力幅頻次統(tǒng)計(jì)，得到幾種主要車(chē)間吊車(chē)梁的設(shè)計(jì)應(yīng)力譜以及用應(yīng)力循環(huán)次數(shù)表示的結(jié)構(gòu)預(yù)期壽命。
設(shè)計(jì)應(yīng)力譜包括應(yīng)力幅水平△σ₁、△σ₂……△σ_i……及對(duì)應(yīng)的循環(huán)次數(shù)n₁、n₂……n_i……(統(tǒng)計(jì)分析時(shí)應(yīng)力幅水平分級(jí)一般取為10，即i→10)，然后按目前國(guó)際上通用的Miner線性累積損傷原理進(jìn)行計(jì)算，其原理如下：
連接部位在某應(yīng)力幅水平△σ_i、作用有n_i次循環(huán)，常幅疲勞對(duì)應(yīng)△σ_i的疲勞壽命為N_i，則在△σ_i應(yīng)力幅所占損傷率為n_i/N_i，對(duì)設(shè)計(jì)應(yīng)力譜內(nèi)所有應(yīng)力幅均作相同計(jì)算，則得：

 從工程應(yīng)用角度，粗略地可認(rèn)為當(dāng) 時(shí)產(chǎn)生疲勞破壞?，F(xiàn)設(shè)想另有一常幅疲勞，應(yīng)力幅為△σ_e，應(yīng)力循環(huán)∑n_i次后也產(chǎn)生疲勞破壞，若連接的疲勞鑿線為：

此公式即是變幅疲勞的等效應(yīng)力幅計(jì)算式[即本規(guī)范公式(6.2.2-2)]。
計(jì)算累積損傷時(shí)還涉及[△σ]-N曲線形狀及截止應(yīng)力問(wèn)題。眾所周知，各類(lèi)連接在常幅疲勞情況下存在各自的疲勞極限，參照國(guó)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議，可把n＝5×10⁶次視為各類(lèi)連接疲勞極限對(duì)應(yīng)的循環(huán)次數(shù)。但在變幅疲勞計(jì)算中，常幅疲勞的疲勞極限并不適用，需另行考慮。其原因是隨著疲勞裂縫的擴(kuò)展，一些低予疲勞極限的低應(yīng)力幅也將陸續(xù)成為擴(kuò)展應(yīng)力幅而加速疲勞損傷。與高應(yīng)力幅不同，低應(yīng)力幅的擴(kuò)展作用不是一開(kāi)始就有的?？紤]低應(yīng)力幅作用的處理手法較多，有取用分段△σ-N曲線，有另行確定低于疲勞極限的截止應(yīng)力，以及延長(zhǎng)△σ-N曲線取截止應(yīng)力為零等。經(jīng)對(duì)比計(jì)算表明(選擇7種設(shè)計(jì)壽命和8種應(yīng)力譜型，共計(jì)56種情況)：考慮低應(yīng)力幅損傷作用最簡(jiǎn)便方法是取截止應(yīng)力為零，即將高低應(yīng)力幅不加區(qū)別地同等對(duì)待，這樣處理的結(jié)果在精度上也是令人滿意的，與某些精確方法相比，相對(duì)誤差小于5％，且偏于安全。
按上述原理推算各類(lèi)車(chē)間實(shí)測(cè)吊車(chē)梁的等效應(yīng)力幅α_f△σ，此處△σ為設(shè)計(jì)應(yīng)力譜中最大的應(yīng)力幅；α₁為變幅荷載的欠載效應(yīng)系數(shù)。因不同車(chē)間實(shí)測(cè)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)不同，為便于比較，統(tǒng)一以n＝2×10⁶次疲勞強(qiáng)度為基準(zhǔn)，進(jìn)一步折算出相對(duì)的欠載系數(shù)α_f，結(jié)果如表9所示：

表9 不同車(chē)間的欠載效應(yīng)等效系數(shù)

分析測(cè)定數(shù)據(jù)時(shí)，都將最大實(shí)測(cè)值視為吊車(chē)滿負(fù)荷設(shè)計(jì)應(yīng)力△σ，然后劃分應(yīng)力幅水平級(jí)別。事實(shí)上，實(shí)測(cè)應(yīng)力與設(shè)計(jì)應(yīng)力相比，隨車(chē)間生產(chǎn)工藝不同(吊車(chē)吊重物后，實(shí)際運(yùn)行位置與設(shè)計(jì)采用的最不利位置不完全相符)而有懸殊差異。例如均熱爐車(chē)間正常的最大實(shí)測(cè)應(yīng)力為設(shè)計(jì)應(yīng)力的80％以上，煉鋼車(chē)間吊車(chē)為設(shè)計(jì)應(yīng)力的50％左右，而水壓機(jī)車(chē)間僅為設(shè)計(jì)應(yīng)力的30％。
考慮到實(shí)測(cè)條件中的應(yīng)力狀態(tài)，難以包括長(zhǎng)期使用時(shí)各種錯(cuò)綜復(fù)雜的狀況，忽略這一部分欠載效應(yīng)是偏于安全的。
根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，提出本規(guī)范表6.2.3-1的α_f值：硬鉤吊車(chē)取用1.0，重級(jí)工作制軟鉤吊車(chē)為0.8。有關(guān)中級(jí)工作制吊車(chē)桁架需要進(jìn)行疲勞驗(yàn)算的規(guī)定，是由于實(shí)際工程中確有使用尚屬頻繁而滿負(fù)荷率較低的一些吊車(chē)(如機(jī)械工廠的金工、鍛工等車(chē)間)，特別是當(dāng)采用吊車(chē)桁架時(shí)，有補(bǔ)充疲勞驗(yàn)算的必要，故根據(jù)以往分析資料(中級(jí)工作制欠載約為重級(jí)工作制的1.3倍)推算出相應(yīng)于n＝2×10⁶次的α_f值為0.5。至于輕級(jí)工作制吊車(chē)梁和吊車(chē)桁架以及大多數(shù)中級(jí)工作制吊車(chē)梁，根據(jù)多年來(lái)使用的情況和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，可不進(jìn)行疲勞計(jì)算。