节点的承载安全性是桥梁结构整体安全性的关键，牵一发而动全身。目前常规钢桥节点的设计规范显得过于简单，并不适合大型复杂受力节点的静力承载能力分析，而关于大型节点的疲劳承载能力分析，设计规范更没有规定。若单纯依靠空间有限元仿真计算技术，仍然难以准确把握节点内各构造细节的实际受力状况，对节点在设计荷载作用下是否安全是心存疑虑的。湖北白洋长江大桥下层横梁跨度达36m，通过连接角钢用高强螺栓与下弦节点的节点板相连。纵梁与横梁交叉节点的疲劳试验的研究，对保证白洋长江大桥全桥结构的安全运营，提高结构的耐久性、延长使用期限是十分重要的。由于目前的疲劳研究还不够深入，系统的试验资料也较少，一些结构的疲劳性能理论分析只能作为参考，因此，针对白洋长江大桥，开展节点模型的疲劳性能研究，具有十分重要的意义。

湖北白洋长江大桥节点连接构造模型试验验证和研究是实际应用的可靠保证。就本论文而言，一方面通过对纵梁和横梁交叉节点的疲劳试验和相应理论分析，对节点连接构造设计合理性的验证和评定，从而对设计提出优化性建议，保证该类结构经济性和可靠性的实现，为大跨度钢桥节点连接构造实际应用中预期经济效益的实现提供支持；另一方面，根据本项目的试验和研究的结论，可以为推动该节点构造在大跨度钢桥的应用，同时为同类节点连接技术在我国大跨度钢桥中的应用提供可靠资料。

国内外的研究现状分析

本世纪七十年代在计算方法方面已发展了一种估算疲劳裂纹形成寿命方法——局部应力－应变法。其出发点是：疲劳裂纹的形成寿命是由危险部位的局部应力－应变历程所决定的，可根据零件和构件承受的载荷历程来确定疲劳破坏部位的局部应力－应变历程，并由此进行疲劳寿命估算。1971年，R.M.韦策尔建立了用局部应力－应变分析预估零件和构件在随机载荷历程下的疲劳寿命的较完整的方法，并给出了计算程序，是局部应力－应变法很快就发展起来。1974年美国学者J.w.Fisher通过对大量足尺焊接梁疲劳试验结果的分析，证明对于涉及焊缝工艺的细节来讲，一定细节结构的疲劳性能主要由应力脉动量Δσ =σ--_-max#8722;σ_min 决定，而不是钢材的强度指标以及最大应力和应力比决定。这个结论得到了各国研究者的普遍重视，对疲劳的研究有着重要的影响，极大地推进了疲劳验算方法的改进工作。随后他用断裂力学理论对既有的钢桥进行国疲劳和断裂原因的分析，并对钢桥的寿命进行了计算，取得了丰富的研究成果。后来在次基础上发展出了损伤容限设计，从而使断裂力学和疲劳这两门学科逐渐结合起来。

美国从1967年开始进行大规模钢结构疲劳试验研究，提出了根据应力变化范围Δσ和结构构造细节来确定疲劳寿命N的方法，该方法 1977 年已为AASHTO公路桥梁规范和AREA铁路桥和钢结构规范所采用；日本钢结构协会疲劳设计指南和西德桥规DN804也先后采用这些试验研究成果。新方法将不同的接头连接型式，按疲劳强度相似情况分为 A、B、C、D、E、F 6个等级，分别给出其容许应力范围[σ]与循环次数间关系的容许应力曲线。

近20年来，基于断裂力学原理的分析方法在钢桥疲劳研究中发挥了重要作用，它为传统的经典的疲劳分析方法提供了有力的理论根据和补充。该法的最大特点是可以根据初始存在的裂纹来确定到断裂时所具有的剩余疲劳寿命，还可以判定初始裂纹在给定的应力状况下是否会扩展，故对于焊接结构的疲劳分析收到了良好的效果。

就现在疲劳问题的研究发展水平来说主要存在如下几个特点:①在构件细节的形状、尺寸和表面加工状态对疲劳强度的影响机制方面，虽然做了一些新的研究、并且提出了一些解释和假说，但他们还不成熟，还不能定量解释各种试验现象。许多实际工程问题的解决，目前还主要依靠疲劳试验曲线。②已经发现某些结构的破坏并不是由循环次数很多但应力幅很小的高周疲劳所引起，而主要是由循环次数少但应力幅很大的低周疲劳所引起，或是由低周和高周共同作用的双频疲劳所引起。目前，基于低周疲劳关系式的基础上发展的局部应力一应变分析法，己在美、德、英各国得到了广泛的应用。③疲劳试验研究的工作，已逐渐由正常条件下的疲劳问题扩展到特殊条件下的疲劳问题，如腐蚀疲劳、接触疲劳、高温疲劳和复合应力疲劳等。目前，疲劳研究的方向是使断裂力学的分析方法能像传统的“S-N”曲线分析方法那样应用于钢桥疲劳计算，充分解释已经出现的大量裂纹并准确的进行寿命评估。

关于钢桥节点的疲劳试验研究，孙口黄河大桥曾进行了“基材常规力学性能、断裂韧性及裂纹扩展速率的试验研究”、“焊缝力学性能试验”、“焊接接头强度匹配的研究”、“整体焊接节点残余应力测试及分析”、“钢梁板厚公差、制造公差对高强螺栓连接静承载力和疲劳强度的影响”、“交叉焊缝疲劳试验”、“整体节点模型试验（1：3 比例）”，对整体节点技术在孙口黄河大桥的应用提供了保障；芜湖长江大桥为了防止整体节点出现疲劳裂纹，以保证桥梁安全运营、延长使用期限，也进行了钢梁焊接整体节点疲劳试验（1：4 比例）；西南交通大学于 2005 年完成了重庆菜园坝长江大桥整体节点的疲劳试验（1：1比例）对大跨公铁两用桥的疲劳荷载谱、轨道横梁与整体节点的连接可靠性进行了研究。上述节点疲劳试验成果除指导钢桥设计外，并为今后同类桥梁的设计提供参考，推动我国钢桥技术的发展。

2. 研究的基本内容与方案

结合湖北白洋长江大桥实际情况，通过实地调查、理论分析和试验研究相结合的方法，主要对以下几个方面进行研究：