69：BS EN 1993-1-9：2005-中文版（钢结构设计——抗疲劳设计）

英国标准英国标准 BS EN 1993-1-9:2005 纳入勘误表1和2 除著作权法规定情形外，未经除著作权法规定情形外，未经 BSI 授权不得擅自复制授权不得擅自复制 欧洲规范欧洲规范 3钢结构设计钢结构设计 第第 1-9 部分：抗疲劳设计部分：抗疲劳设计 欧洲标准 EN 1993-1-9:2005 与英国标准具有同等地位 ICS 91.010.30 BS EN 1993-1-9:2005 本英国标准由标准 政策和战略委员会 于2005年5月18日 授权出版。 BSI 2006年6月 ISBN 0 580 46079 7 英国版前言英国版前言 本英国标准是欧洲标准 1993-1-9:2005 的官方英文版本，包括 2005 年 12 月 的勘误表。代替已撤销的 DD ENV 1993-1-1:1992。 注：勘误表 1 实施 CEN 勘误表，该勘误表在条款编号后面加上了“P” ，并 且在 2(1)中用“应（shall） ”取代了“应该（should） ” 。 欧洲规范的结构按照主要材料可分为几个部分：水泥、钢材、钢筋混凝土、 木材、砖石和铝材。本规范为特殊设计所需的所有相关部分设定了共同的撤销日 期（DOW)。与此有冲突的国家标准将在共存期结束后撤销，即在本欧洲规范的 全部内容公布之后撤销。 在欧洲规范出版之后， 允许有 2 年的国家修正期， 在此期间发布国家版附录， 接着是最多为期 3 年的共存期。在共存期内，鼓励各成员国调整其国家标准中的 规定，以便最迟在 2010 年 3 月前撤销与欧洲标准不一致的的国家规则。 BS EN 1993-1-9 将部分代替 BS 5400-10 和 BS 7608，将在 2010 年 3 月之前 撤销 BS 5400-10 和 BS 7608。 受技术委员会B/525（建筑物和土木工程结构）委托，英国加入小组委员会 B/525/31（结构用钢材），以参与规范的编制工作，其有责任： 帮助咨询者理解该标准； 向负责国际/欧洲委员会提交任何对解释的疑问或修改建议，并向英国 相关部门报告； 对其在国际和欧洲的有关进展进行监控并在英国进行发布。 可向秘书处索取参与该小组委员会的机构名单。 对于本欧洲规范中允许各国自行进行选择的部分规范性内容， 将在规范的文 本中给出范围和可能的选择，并说明其具备作为国家确定参数（NDP)的资格。 若在欧洲规范中有多种NDP，则NDP可以是一个具体的系数值、一个特定的级别 或类别、一种特殊的方法或特殊应用的规则。 为了使EN 1993-1-9在英国得到应用，NDP将刊登在英国版附录里，并在咨 询公众之后的适当时候将其归入此英国标准中。 出版后发布的修订出版后发布的修订 修订编号 日期 备注 16292 1 号勘误表 2006 年 6 月 参见国家标准前言中的注释 16570 2 号勘误表 2006 年 9 月 29 日 国家标准前言的修改内容和取代标 准详细说明 BS EN 1993-1-9:2005 i 本出版物并非旨在囊括合同所有的必需条款。使用者须负责将其正确运用。 符合英国标准并不表示其可免除法律义务。符合英国标准并不表示其可免除法律义务。 版面综述版面综述 本文件包括封面、封面内页（第 i 页)、空白页、标题页（从第 2 页到第 34 页） 、封底内页和封底。 本文件中的 BSI 版权声明表示文件的最后发行日期。 欧洲标准欧洲标准 EN 1993-1-9 2005 年 5 月 ICS 91.010.30 取代 ENV 1993-1-1:1992 2005 年 12 月纳入勘误表 英文版 欧洲规范欧洲规范 3：钢结构设计第：钢结构设计第 1-9 部分：抗疲劳设计部分：抗疲劳设计 Eurocode 3: Calcul des structures en acier - Partie 1-9: - Teil 1-9: Ermdung Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten Fatigue 该欧洲标准于2004年4月23日经CEN（欧洲标准化委员会）批准。 CEN成员均须遵守CEN/CENELEC内部条例，其条款规定了此欧洲标准在不做任何变更的前提 下即具备各国国家标准地位的条件。若要索取有关国家标准的最新目录和参考书目，可向管理中心 或任何CEN成员国提出申请。 本欧洲标准有三种官方版本（英文版、法文版和德文版） 。任何由CEN成员国负责翻译成本国 语言的其他语言版本欧洲标准在通知CEN管理中心之后具有与正式版本相同的地位。 CEN成员为各国国家标准机构，包括奥地利、比利时、塞浦路斯、捷克、丹麦、爱沙尼亚、芬 兰、法国、德国、希腊、匈牙利、冰岛、爱尔兰、意大利、拉脱维亚、立陶宛、卢森堡、马耳他、 荷兰、挪威、波兰、葡萄牙、斯洛伐克、斯洛文尼亚、西班牙、瑞典、瑞士和英国。 欧洲标准化委员会 管理中心：布鲁塞尔斯大萨特街管理中心：布鲁塞尔斯大萨特街36号（号（B-1050) 2005 CEN CEN成员国保留在全球范围内以任何形式或方式 参考号. EN 1993-1-9:2005: E 进行使用的所有权利 空白 EN 1993-1-9: 2005 (E) 2 目录目录 页码页码 前言前言 4 欧洲规范计划的背景 4 欧洲规范的地位和应用领域 5 执行欧洲规范的国家标准 5 欧洲规范和产品统一技术规范（EN 和 ETA）之间的联系 6 EN 1993-1-9 的英国版附录 6 1. 概述概述 7 1.1 范围 7 1.2 规范性引用文件 7 1.3 术语和定义 8 1.4 符号 11 2. 基本要求和方法基本要求和方法 13 3. 评价方法评价方法 13 4. 疲劳作用应力疲劳作用应力 15 5. 应力计算应力计算 15 6. 应力范围计算应力范围计算 16 6.1 概述 16 6.2 法向应力范围设计值 17 6.3 修正后法向应力范围的设计值 17 6.4 空心截面焊缝应力范围的设计值 18 6.5 几何（热点）应力范围的设计值 18 7. 疲劳强度疲劳强度 18 7.1 概述 18 7.2 疲劳强度修正 21 8. 疲劳验算疲劳验算 23 附录附录 A 规范性附录规范性附录 - 疲劳荷载参数和验算公式的确定疲劳荷载参数和验算公式的确定 37 A.1 加载事件的确定 37 A.2 元件应力记录 37 A.3 循环计数 37 EN 1993-1-9: 2005 (E) 3 A.4 应力范围谱 37 A.5 失效循环次数 38 A.6 验算公式 38 附录附录 B 规范性附录规范性附录 - 采用几何（热点采用几何（热点)应力法的抗疲劳性应力法的抗疲劳性 40 EN 1993-1-9: 2005 (E) 4 前言前言 本文件（EN 1993，欧洲规范 3：钢结构设计）由 CEN/TC250“欧洲结构规范”技术委员会编 制，其秘书处由英国标准协会管理。CEN/TC250 对所有结构欧洲规范负责。 通过相同文本的出版或确认，最迟在 2005 年 11 月前，本欧洲标准应具有与国家标准同等的地 位，而与之相冲突的国家标准应最迟于 2010 年 3 月前被废除。 此文件取代 ENV 1993-1-1。 根据 CEN/CENELEC 内部条例，下列国家的国家标准机构必须执行此欧洲标准：奥地利、比利 时、塞浦路斯、捷克、丹麦、爱沙尼亚、芬兰、法国、德国、希腊、匈牙利、冰岛、爱尔兰、意大 利、拉脱维亚、立陶宛、卢森堡、马耳他、荷兰、挪威、波兰、葡萄牙、斯洛伐克、斯洛文尼亚、 西班牙、瑞典、瑞士和英国。 欧洲规范计划的背景欧洲规范计划的背景 1975年，欧共体委员会在条约第95条的基础上确定了建设领域的一项行动计划。该计划的目的 是消除行业的技术障碍以及统一技术规范。 在这一行动方案中，欧委会首先建立一套统一的建设工程设计的技术规则。这一套技术规则在 第一阶段作为各成员国现行规则的一种替代方案，并将最终取代它们。 在会员国代表指导委员会的帮助下，欧委会用15年的时间制定了欧洲规范计划，即20世纪80年 代的第一套欧洲规范。 1989年，欧洲委员会、欧盟成员国和欧洲自由贸易联盟根据欧委会和CEN之间的协议1，决定通 过一系列授权将欧洲规范的编制和出版任务移交给CEN，以便使其在将来具备欧洲标准（EN）的地 位。这实际上将欧洲规范与理事会及欧委会所有与欧洲标准相关的规定和指令联系起来。（如理事 会的建筑产品（CPD）指令89/106/EEC和理事会的公共工程和服务指令93/37/EEC、92/50/EEC、 89/440/EEC及等效的欧洲自由贸易联盟用以建立内部市场的指令）。 欧洲结构规范计划包括以下标准，通常由几个部分组成： EN 1990 欧洲规范 0： 结构设计基础 EN 1991 欧洲规范 1： 结构作用 EN 1992 欧洲规范 2： 混凝土结构设计 EN 1993 欧洲规范 3： 钢结构设计 EN 1994 欧洲规范 4： 钢与混凝土组合结构设计 EN 1995 欧洲规范 5： 木结构设计 1 欧洲共同体委员会和欧洲标准化委员会（CEN）之间有关建筑和土木工程设计欧洲规范（BC/CEN/03/89）工作 的协定。 EN 1993-1-9: 2005 (E) 5 EN 1996 欧洲规范 6： 砌体结构设计 EN 1997 欧洲规范 7： 岩土工程设计 EN 1998 欧洲规范 8： 结构抗震设计 EN 1999 欧洲规范 9： 铝结构设计 欧洲规范标准承认每个成员国监管部门的责任，并保障其确定国家规定安全事项的各项数值 （因国而异）的权利。 欧洲规范的地位和应用领域欧洲规范的地位和应用领域 欧盟各会员国和欧洲自由贸易联盟承认欧洲规范作为参考文件，用于下列目的： 作为证明建筑和土木工程符合理事会指令89/106/EEC的基本要求的一种手段，尤其是基本 要求N1力学阻力和稳定性以及基本要求N2发生火灾时的安全性； 作为确定建筑工程及相关工程服务合同的基础； 作为制定统一的建筑产品技术规范的框架（EN和ETA）。 尽管欧洲规范与统一的产品标准2的性质不同，但就其对建筑工程本身而言，欧洲规范与CPD 第12条所述的解释性文件有直接关系3。 因此， 从事产品标准工作的CEN技术委员会和/或EOTA工作 组必须充分考虑到因欧洲规范所产生的技术问题，以期实现这些技术规范与欧洲规范的完全一致。 欧洲规范标准针对各种传统和新型的日用整体结构和部件产品设计，提供了共同的结构设计规 则。未具体涉及独特的建筑形式或设计条件，若有上述情况，设计者需另行咨询专家。 执行欧洲规范的国家标准执行欧洲规范的国家标准 执行欧洲规范的国家标准应包括 CEN 出版的欧洲规范（包括所有附录）的全部文本，引言部 分可加上国家版的书名页和国家版前言，也可加上国家版的附录（提示性附录） 。 国家附录可以仅包含欧洲规范中已公开以供国家标准选择的那些参数，称为“国家决定参数”。 此类参数被用于相关国家的建筑物设计和土木工程设计，如下： 欧洲规范中给出的各种替代值和/或级别； 欧洲规范中只给出符号之处要用到的值； 2 根据CPD第3.3条，基本要求（ERs）在解释性文件中应具备具体形式，以在基本要求和委托之间建立必要的联 系来统一EN和ETAG/ETA。 3 根据CPD第12条，解释性文件应： a) 提供基本要求的具体形式，要求有统一的术语和技术基础，并在必要时指出每个要求的类别或级别； b) 说明这些要求的类别或级别与技术规范的对比方法，如计算和检验的方法、项目设计的技术规则等； c) 作为建立统一标准和欧洲技术审批准则的参考。 欧洲规范实际上发挥了与基本要求1和基本要求2的一部分相似的作用。 EN 1993-1-9: 2005 (E) 6 各国特定的数据（地理、气候等），如雪图； 欧洲规范中给出了替代程序之处要用到的程序。 还可包含： 对提示性附录进行应用的决定； 非矛盾性补充资料的参考，以协助用户使用欧洲规范。 欧洲规范和产品统一技术规范（欧洲规范和产品统一技术规范（EN 和和 ETA）之间的联系）之间的联系 建筑产品的统一技术规范和工程的技术规则4之间有必要保持一致。此外，对于参考欧洲规范、 考虑应用国家确定参数的建筑产品，应明确提及包括其CE标志在内的所有信息。 EN 1993-1-9 的英国版附录的英国版附录 本标准提供了替代程序、数值、分类建议、以及各国须自行作出选择的说明。因此，执行EN 1993-1-9的国家级标准应有一个包含全部国家确定参数的国家版附录，用于各有关国家将进行的建 筑和土木工程设计。 通过EN 1993-1-9中的下列条款，允许各国自行进行选择： - 1.1(2) - 2(2) - 2(4) - 3(2) - 3(7) - 5(2) - 6.1(1) - 6.2(2) - 7.1(3) - 7.1(5) - 8(4) 4 见 CPD 第 3.3 和第 12 条，以及解释性文件 N1 的第 4.2、4.3.1、4.3.2 和 5.2。 EN 1993-1-4: 2006 (E) 7 1. 概述概述 1.1 范围范围 (1) EN 1993-1-9 给出了疲劳荷载作用下构件、连接件和接头处的抗疲劳性评价方法。 (2) 这些方法是通过大型试样的疲劳测试得出的，其包含了材料生产和使用时的几何和结构缺 陷的影响（例如公差和焊接残余应力的影响） 。 注注 1：有关公差，参见 EN 1090。在 EN 1090 发布之前，可以在国家附录中规定所选择的实施 标准。 注注 2：可以在国家附录中规定有关制作过程中检查要求的补充信息。 (3) 该准则适用于执行 EN 1090 标准的结构。 注注：若有必要，请在详细分类表给出补充要求。 (4) 本部分中给出的评价方法适用于各个等级的结构钢、不锈钢和无防护层钢，除非在详细分 类表中另有规定。本部分规定仅适用于符合 EN 1993-1-10 中刚度要求的材料。 (5) 除了N R 方法以外，诸如缺口应变法和断裂力学法等的疲劳评价方法不在本部分范围 内。 (6) 除应力释放以外，其他改进疲劳强度的后制作处理措施不在本部分范围内。 (7) 本部分给出的疲劳强度适用于在正常大气条件下操作的并且具备有效腐蚀保护和定期维 护措施的结构。海水腐蚀效应不在本部分范围内。高温下（150）的微结构破坏也不在 本部分范围内。 1.2 规范性引用文件规范性引用文件 通过标注或不标注日期的形式，本欧洲标准引用了其他出版物的一些规定。在本文件中的相应 地方引用了这些规范性引用文件，并随后列出了所引用的出版物。对于标有日期的出版物，只有在 以修订形式纳入后，这些出版物的修订内容才适用于本欧洲标准。对于没有标注日期的出版物，所 引用出版物的最新版本适用（包括其修订本） 。 本标准引用了下列通用标准： EN 1090 钢结构制作技术要求 EN 1990 结构设计基础 EN 1991 结构作用 EN 1993 钢结构设计 EN 1993-1-9: 2005 (E) 8 EN 1994-2 钢与混凝土组合结构设计：第 2 部分：桥梁 1.3 术语和定义术语和定义 (1) 本欧洲标准用到了下列术语和定义。 1.3.1 概述概述 1.3.1.1 疲劳疲劳 由应力波动作用引起裂纹在结构零件中形成并扩展的过程。 1.3.1.2 法向应力法向应力 在母材或潜在裂纹附近焊缝中的应力，按弹性理论进行计算，不考虑所有应力的集中效应。 注：注：本部分所述的法向应力可以是法向应力、剪切应力、主应力或等效应力。 1.3.1.3 修正后法向应力修正后法向应力 由法向应力乘以适当的应力集中系数 f K，允许有几何不连续性，在特殊结构细部的分类中没 有考虑这种几何不连续性。 1.3.1.4 几何应力几何应力 热点应力 靠近焊趾的母材最大主应力，需要考虑由特殊结构细部的整体几何形状引起的应力集中效应。 注：注：有时不需要考虑局部应力集中效应，例如由焊接轮廓形状造成的应力集中效应（已包括在 附录 B 的详图分类中)。 1.3.1.5 残余应力残余应力 残余应力是在结构中持续存在的应力状态， 其处于静平衡状态， 与施加的外载无关。 碾压应力、 剪切过程、焊接收缩、构件之间的配合不足及引起结构部分屈服的加载事件都会产生残余应力。 EN 1993-1-4: 2006 (E) 9 1.3.2 疲劳加载参数疲劳加载参数 1.3.2.1 加载事件加载事件 加载在结构上的确定加载顺序， 生成应力记录， 通常在结构使用寿命期间重复加载到已定次数。 1.3.2.2 应力记录应力记录 加载事件期间，在结构特定点的应力变化记录或计算。 1.3.2.3 雨流法雨流法 由给定应力记录生成应力范围谱的独特循环次数计算方法。 1.3.2.4 容器法容器法 由给定应力记录生成应力范围谱的独特循环次数计算方法。 注：注：有关数学计算，参见附录 A。 1.3.2.5 应力范围应力范围 介于由应力记录导出的特定应力循环的两个极值之间的代数差。 1.3.2.6 应力范围谱应力范围谱 针对特定加载事件记录或计算的不同量级各应力范围出现次数的柱状图。 1.3.2.7 设计谱设计谱 与疲劳评价相关的、在设计结构使用寿命期间的整个应力范围谱。 1.3.2.8 设计寿命设计寿命 基准时间周期，在此期间，要求结构处于安全状态，并有可接受的失效概率，即不会出现由疲 劳开裂引起的失效现象。 EN 1993-1-9: 2005 (E) 10 1.3.2.9 疲劳寿命疲劳寿命 在采用设计谱情况下，引起结构疲劳失效的预计时间周期。 1.3.2.10 Miner 累积法则累积法则 基于 Palmgren-Miner 法则的线性累积损伤计算。 1.3.2.11 等效等幅应力范围等效等幅应力范围 在基于 Miner 累积法则进行对比时，会产生与设计谱相同疲劳寿命的等幅应力范围。 注：注：有关数学计算，参见附录 A。 1.3.2.12 疲劳加载疲劳加载 基于典型加载事件的一系列作用参数，如加载位置、量级、发生频率、顺序和相对相位。 注注 1：EN 1991 中的疲劳作用是基于附录 A 加载效应测量值评价的上限值。 注注 2：EN 1991 给出的作用参数有： - Qmax, nmax标准谱，或 - ， max ,nE Q与 max n有关，或 - QE,2，对应 n=2106次循环。 除非另有说明，否则，动态效应包括在这些参数中。 1.3.2.13 等效等幅疲劳加载等效等幅疲劳加载 简化的等幅加载，产生与实际变幅加载事件相同的疲劳损伤效应。 1.3.3 疲劳强度疲劳强度 1.3.3.1 疲劳强度曲线疲劳强度曲线 应力范围与疲劳失效应力循环次数之间的量化曲线，用于特定类型结构细部的疲劳评价。 注：注：本部分给出的疲劳强度是下限值，该值基于 EN 1990-附录 D 大型试样疲劳测试的评价。 EN 1993-1-4: 2006 (E) 11 1.3.3.2 具体分类具体分类 对给定方向的应力波动指定的特定细部的数字命名，目的是为了指明何种疲劳强度曲线适用于 疲劳评价（具体分类编号指明了基准疲劳强度C，单位：N/mm2） 。 1.3.3.3 等幅疲劳极限等幅疲劳极限 法向应力或剪应力范围的极限值，在等幅应力条件下进行测试时，如果低于该值，则不会发生 任何疲劳损伤。在变幅条件下，所有应力范围值必须低于该限值，以确保不会发生疲劳损伤。 1.3.3.4 截止极限截止极限 如果低于该限值，则设计谱的应力范围值不会有助于计算累积损伤。 1.3.3.5 耐久性耐久性 在等幅应力作用下的失效寿命，以循环次数表示。 1.3.3.6 基准疲劳强度基准疲劳强度 耐久性为 6 102=N次循环时，特定详细分类的等幅应力范围值 c 1.4 符号符号 应力范围（法向应力） 应力范围（剪应力） EE , 等效等幅应力范围，与 nmax相关 2,2, , EE 6 102次循环时的等效等幅应力范围 CC , 6 102= C N次循环时的疲劳强度基准值 DD , D N 次循环下的等幅应力范围疲劳极限 LL , L N 次循环下应力范围的截止极限 eq 正交各向异性桥面腹板连接件的等效应力范围 EN 1993-1-9: 2005 (E) 12 redC, 疲劳强度的缩减基准值 Ff 等效等幅应力范围 EE ,中的分项系数 Mf 疲劳强度 CC ,中的分项系数 m 疲劳强度曲线斜率 i 损伤等效系数 i 可变作用频遇值系数 k Q 单一可变作用特征值 s K 考虑尺寸效应的疲劳应力缩减系数 1 K 考虑桁架二次弯矩时法向应力范围放大系数 f K 应力集中系数 R N 设计寿命时间，用与恒定应力范围有关的循环次数表示 EN 1993-1-4: 2006 (E) 13 2. 基本要求和方法基本要求和方法 (1) P 结构元件应进行疲劳设计，以确保在设计寿命期间满足正常使用的可接受概率。 注：注：采用 EN 1991 的疲劳作用和本部分的抗疲劳性设计的结构被视为满足此项要求。 (2) 在下列条件下，可以使用附录 A 来确定一个特定加载模型， - EN 1991 中没有可用的疲劳加载模型， - 要求使用更实际的疲劳加载模型。 注：注：可以在国家附录中规定有关确定特定疲劳加载模型的要求。 (3) 疲劳测试可以用于： - 确定有关本部分中没有涉及到细部的疲劳强度， - 确定有关实际原型或者损伤等效疲劳加载原型的疲劳寿命。 (4) 执行和评价疲劳测试时，宜考虑 EN 1990（见 7.1） 。 注：注：可以在国家附录中规定有关确定测试疲劳强度的要求。 (5) 本部分给出的疲劳评价方法遵守对比作用效应和疲劳强度的设计验算原则；只有在使用本 标准中的疲劳强度参数确定疲劳作用时，才能进行该项对比。 (6) 根据疲劳评价要求确定疲劳作用。疲劳作用不同于承载能力极限状态下的作用以及适用性 承载能力极限状态验算。 注：注：在使用寿命期间形成的疲劳裂纹并不意味着使用寿命的结束。宜特别注意修复裂纹，以避 免引发更严重的缺口情况。 3. 评价方法评价方法 (1) 疲劳评价宜采取下列方法： - 损伤容限法，或 - 安全使用寿命法。 (2) 损伤容限法宜提供可接受的可靠性等级，以确保结构在设计寿命期内正常使用，但是，在 结构设计寿命期内，需要制定并实施检查和维护制度，以发现和纠正疲劳损伤。 注注 1：当出现疲劳损伤时，结构元件之间可能出现荷载重新分布情况，这时可采用损伤容限法。 注注 2：可以在国家附录中规定有关检测程序的要求。 注注 3：对于本部分所评价的结构，根据 EN1993-1-10 选择并有定期维护的材料可采用损伤容限 法。 EN 1993-1-9: 2005 (E) 14 (3) 在没有必要进行定期使用中疲劳损伤检查情况下，安全使用寿命法宜提供可接受的可靠性 等级，以确保结构在设计寿命期内正常使用。如果某部位形成的局部裂纹可能迅速导致结 构或结构元件失效，则宜采用安全使用寿命法。 (4) 使用本部分规定进行疲劳评价时，可通过调整疲劳强度的分项系数 Mf达到可接受的可靠 性等级，这种情况下，需要考虑失效结果和所使用的设计评价。 (5) 通过考虑结构细部及其金相和几何缺口效应来确定疲劳强度。在本部分的疲劳说明中，还 指出了可能的初始裂痕位置。 (6) 本规范所述的评价方法使用基于疲劳强度曲线的抗疲劳性： - 适用于法向应力的标准规定， - 适用于几何应力的基准焊缝结构。 (7) 可通过下列方式达到所要求的可靠性： a) 损伤容限法， - 选择元件、材料和应力级，如果有裂纹形成，则可能出现裂纹以较低速度扩展并形成 较长临界裂纹长度， - 使用多个加载路径， - 使用止裂元件， - 使用可以进行定期检查的元件。 b) 安全使用寿命法 - 选择元件和应力等级，使疲劳寿命足以达到使 值，该值等于设计使用寿命结束时的 承载能力极限状态验算值。 注：注： 可以在国家附录中指明选定的评价方法、 结果分类以及 Mf值。 表 3.1 给出了 Mf的推荐值。 表表 3.1：疲劳强度分项系数推荐值：疲劳强度分项系数推荐值 评价方法 失效结果 轻微失效 严重失效 损伤容限法 1.00 1.15 安全使用寿命法 1.15 1.35 EN 1993-1-4: 2006 (E) 15 4. 疲劳作用应力疲劳作用应力 (1) 法向应力建模宜考虑所有作用效应（包括变形效应） ，并宜依据构件和连接件的线性弹力 分析。 (2) 对于由空心型材制成的格构梁，建模可以基于带有销栓连接件的简化桁架模型。如果考虑 了由于施加于接缝之间构件的外部荷载引起的应力，则可以通过使用系数 kl允许有由于连 接件刚度引起的二次矩效应（有关圆形截面，参见表 4.1，有关矩形截面，参见表 4.2） 。 表表 4.1：平面荷载作用下空心圆截面系数：平面荷载作用下空心圆截面系数 kl 接缝类型 弦向 竖向 斜向 缺口缝 K 型 1.5 1.0 1.3 N 型/KT 型 1.5 1.8 1.4 搭接缝 K 型 1.5 1.0 1.2 N 型/KT 型 1.5 1.65 1.25 表表 4.2：平面荷载作用下空心矩形截面系数：平面荷载作用下空心矩形截面系数 kl 接缝类型 弦向 垂直向 对角向 缺口缝 K 型 1.5 1.0 1.5 N 型/KT 型 1.5 2.2 1.6 搭接缝 K 型 1.5 1.0 1.3 N 型/KT 型 1.5 2.0 1.4 注：注：有关接头类型的定义，参见 EN 1993-1-8。 5. 应力计算应力计算 (1) 宜在适用性承载能力极限状态下计算应力。 (2) 需根据 EN 1993-1-5 来评价第 4 类横截面的疲劳荷载。 注注 1：参见 EN 1993-2 到 EN 1993-6 中的说明。 注注 2：可以在国家附录中规定第 4 类截面的极限条件。 (3) 宜在潜在初始疲劳处计算法向应力。除表 8.1 到 8.10 列出的元件以外，元件处产生的应力 集中效应宜考虑根据 6.3 中的应力集中系数计算出修正后法向应力。 (4) 如果使用几何（热点）应力法计算表 8.1 中元件的应力，则宜按 6.5 要求计算应力。 EN 1993-1-9: 2005 (E) 16 (5) 母材上元件的相关应力为： - 标称法向应力 - 标称剪应力 注：注：有关法向应力的组合效应，参见 8(2) 。 (6) 焊缝处的相关应力为（见图 5.1） ： - 焊缝轴横向的法向应力：ff wf += 22 - 焊缝轴纵向剪应力： fwf/ = 注：注：上述程序不同于 EN 1993-1-8 中给出的有关角焊缝承载能力极限状态验算的规定程序。 相关应力 f 相关应力 f 图图 5.1：角焊缝相关应力：角焊缝相关应力 6. 应力范围计算应力范围计算 6.1 概述概述 (1) 宜使用下列方法进行疲劳评价： - 表 8.1 到 8.10 中列出的元件法向应力范围， - 修正后法向应力范围，例如在起始点附近出现截面突变情况，这些没有包括在表 8.1 到 8.10 中，或 - 几何应力范围，在表 B.1 所述接缝处的焊趾位置附近出现很高的应力梯度。 EN 1993-1-4: 2006 (E) 17 注：注：可以在国家附录中指明有关使用法向应力范围、修正后法向应力范围或几何应力范围的信 息。有关元件的几何应力范围分类，参见附录 B。 (2) 疲劳评价所使用的应力范围设计值宜为应力范围 2,EFf ，对应循环次数为 c N= 6 102。 6.2 法向应力范围设计值法向应力范围设计值 (1) 法向应力范围设计值 2,EFf 和 2,EFf 宜如下确定： )(. 212,kFfniEFf Q= (6.1) )(. 212,kFfniEFf Q= 式中，)( kFfQ ，)( kFfQ 为 EN 1991 中规定疲劳荷载引起的应力范围， i 是取决于 EN 1993 相关部分内容所述应力范围谱的损伤等效系数。 (2) 如果没有可用的相应 i 值，则可以按照附录 A 中的原则确定法向应力范围设计值。 注注：可以在国家附录中给出附录 A 的补充信息。 6.3 修正后法向应力范围的设计值修正后法向应力范围的设计值 (1) 修正后法向应力范围的设计值 2,EFf ， 2,EFf 宜如下确定： )(. 212,kFfnifEFf Qk= (6.2) )(. 212,kFfnifEFf Qk= 式中，kf是应力集中系数，考虑了与元件几何形状有关的局部应力放大效应，R-N 曲线没有 提及此类几何形状。 注：注：kf值可通过查阅手册或相应的有限元计算获得。 EN 1993-1-9: 2005 (E) 18 6.4 空心截面焊缝应力范围的设计值空心截面焊缝应力范围的设计值 (1) 除非进行更精确的计算，否则，宜使用 4(2)中的简化模型如下确定修正后法向应力范围的 设计值 2,EFf ： )(2, * 12, E FfEFf k= (6.3) 式中，2, *E Ff 是根据带有销钉连接件的简化桁架模型计算出的应力范围设计值， k1是根据表 4.1 和 4.2 取得的放大系数。 6.5 几何（热点）应力范围的设计值几何（热点）应力范围的设计值 (1) 几何应力范围 2,EFf 的设计值宜如下确定： )(2, * 2, E FffEFf k= (6.4) 式中，kf是应力集中系数。 7. 疲劳强度疲劳强度 7.1 概述概述 (1) 法向应力范围的疲劳强度可用一组对应于典型元件分类的(logR)-(logN)和(logR)-(logN) 曲线（S-N 曲线）表示。各元件分类使用数字命名，其代表疲劳强度在 2106次循环条件 下的基准值C和C，单位：N/mm2。 (2) 对于等幅法向应力，疲劳强度可如下计算： 6 102= m CR m RN m=3，N 6 105，见图 7.1 6 102= m CR m RN m=5，N 8 10，见图 7.2 CCD = =737. 0 5 2 3/1 是等幅疲劳极限，见图是等幅疲劳极限，见图 7.1，以及 EN 1993-1-4: 2006 (E) 19 CCL = =457. 0 100 2 5/1 是截止极限，见图 7.2。 (3) 对于应力范围在等幅疲劳极限 D 上下的法向应力谱，疲劳强度宜符合下列延伸疲劳强 度曲线： 6 102= m CR m RN m=3，N 6 105， 6 105= m DR m RN m=5， 6 105N 8 10， DDL = =549. 0 100 5 5/1 是截止极限，见图是截止极限，见图 7.1。 耐久性，循环次数 N 图图 7.1：法向应力范围疲劳强度曲线：法向应力范围疲劳强度曲线 EN 1993-1-9: 2005 (E) 20 耐久性，循环次数 N 图图 7.2：剪应力范围疲劳强度曲线：剪应力范围疲劳强度曲线 注注 1：对于某一特定结构元件，如果测试值用来确定相应的元件分类，则需要结合标准偏差和 样品尺寸及残余应力效应来计算 logN 次循环过程中 95%概率 75%可信度情况下对应于 2106次循 环的应力范围值C。有关统计分析时所考虑测试点的数量（不低于 10 个） ，参见 EN 1990 的附录 D。 注注 2：可以在国家附录中允许特殊应用类别的疲劳强度验算，但是，需要依照注 1 要求进行评 价。 注注 3：某些元件的测试数据并不精确符合图 7.1 的疲劳强度曲线。为了确保能够避免非保守条 件，标有*的此类元件位于同一个元件类别中，可能要求其低于 2106次循环条件下的疲劳强度。如 果将等幅疲劳极限D作为 107次循环 m=3 时的疲劳强度， 则备选评价可能增加此类元件的分类 （见 图 7.3） 。 EN 1993-1-4: 2006 (E) 21 图图 7.3：归类为：归类为C * 元件的可选强度元件的可选强度C (4) 下表给出了各类元件法向应力分类C和C 表 8.1 平板构件和机械连接接头 表 8.2 焊装型材 表 8.3 横向对接焊缝 表 8.4 焊接附件和加劲肋 表 8.5 承载焊缝 表 8.6 空心型材 表 8.7 格构梁节点接头 表 8.8 正交异性面板闭式桁板 表 8.9 正交异性面板开式桁板 表 8.10 顶缘至滑道梁腹板连接处 (5) 附录 B 给出了有关几何应力范围的疲劳强度分类C。 注：注： 对于表 8.1 到 8.10 及附录 B 中没有涉及到的元件， 可以在国家附录中指定疲劳强度分类C 和C。 7.2 疲劳强度修正疲劳强度修正 7.2.1 压应力状态下的非焊接件或应力释放焊接件压应力状态下的非焊接件或应力释放焊接件 (1) 对于非焊接件或应力释放焊接件，如果部分或全部承受循环压应力，则在疲劳评价时，通 过确定减小的有效应力范围E,2来计算平均应力对疲劳强度的影响。 EN 1993-1-9: 2005 (E) 22 (2) 通过应力范围的拉应力部分加上压应力部分的 60%来计算有效应力范围，见图 7.4。 图图 7.4：非焊接件或应力释放焊接件的修正应力范围：非焊接件或应力释放焊接件的修正应力范围 7.2.2 尺寸效应尺寸效应 (1) 宜按照表 8.1 至表 8.10 中的要求考虑由厚度引起的尺寸效应或其他尺寸效应。然后，如下 确定疲劳强度： CsredC K= , (7.1) EN 1993-1-4: 2006 (E) 23 8. 疲劳验算疲劳验算 (1) 由变幅荷载 1Qk（见 EN 1990）引起的法向应力范围、修正法向应力范围或几何应力范围 宜不超过： y f5 . 1 法向应力范围 3/5 . 1 y f 剪应力范围 (8.1) (2) 疲劳荷载作用下，宜如下确认： 0 . 1 / 2, MfC EFf 和 0 . 1 / 2, MfC EFf (8.2) 注：注：表 8.1 至表 8.9 要求采用基于某些元件主应力的应力范围。 (3) 除非在表 8.8 和表 8.9 的疲劳强度分类中另有说明，否则，对于组合应力范围E.,2，宜如 下确认： 0 . 1 / 5 2, 3 2, + MfC EFf MfC EFf (8.3) (4) 如果没有可用的 2,2,EE 或值，则可以使用到附录 A 中的验算公式。 注注 1：附录 A 中给出了纵向应力范围。这种方式可以用于剪应力范围。 注注 2：可以在国家附录中给出有关附录 A 的使用信息。 EN 1993-1-9: 2005 (E) 24 表表 8.1：平面构件和机械固定接头：平面构件和机械固定接头 元件 类别 结构元件 说明 要求 160 注注：与 160 类元件有关的疲劳强度曲线是最高的。其 他元件在任何循环次数下都无法达到更高的疲劳强 度。 碾压和模压产品： 1) 板材； 2) 碾压型材； 3) 无缝空心型材， 矩 形或圆形。 元件 1)到 3)： 通过磨削来消去锐利的边 界、表面和碾压缺陷，以达到 平滑过渡。 140 剪切或气割钢板： 4) 经后续修整的机 器气割或剪切材 料。 5) 机器或手工气割 材料边界带有薄 而规则的拖曳线， 然后进行修整， 以 消除所有边缘不 连续现象。 机器气割的切割质量 符合 EN 1090 要求。 4) 消除所有可见的边缘不连 续现象。切割面要进行机 器加工或磨削处理，以消 除所有粗糙点。任何诸如 由磨削操作等形成的机器 抓痕只能平行于应力方 向。 元件 4)和 5): - 凹角可通过磨削改善 （斜率 1/4)或用相应的应力集中 系数来评价。 - 不采用焊缝填充修复。 125 100 m=5 6) 和 7) 碾压和压延产品， 如元 件 1)，2)，3) 元件 6)和 7)： 通过 It tVS)( = 来计算 对于耐候钢制成的 1-5 类元件，采用下一个较低分类。 112 8) 预载高强 度 螺 栓双面对 称 接 头 8) 通 过 毛 横 截 面 计 算 通常，对于螺 栓接头（元件 8)到 13)： 端距： e11.5d 边距： e21.5d 间距： p12.5d 间距： p22.5d 8) 预载注脂 螺 栓 双面对称接头 8)毛横截面 90 9) 装配螺栓 双 面 对称接头 9)净横截面 9) 非预载注 脂 螺 栓双面对 称 接 头 9)净横截面 10) 预载高强 度 螺 栓单面接头 10)毛横截面 10) 预载注脂 螺 栓 单面接头 10).毛横截面 EN 1993-1-4: 2006 (E) 25 11) 承受弯曲 和 轴 向力的带 孔 结 构元件 11).净横截面 详见EN 1993-1-8 的图 3.1 80 12) 装配螺栓 单 面 接头 12) .净横截面 12) 非预载注 脂 螺 栓单面接头 12) .净横截面 50 13) 非预载螺 栓 单 面或双面 对 称 接头 无反向荷载 13) .净横截面 50 t30mm 时的尺寸效 应 Ks=（30/t)0,25 14) 带碾压或剪切螺 纹的受拉螺栓和 螺杆。 对于大直径（锚 固螺栓)，必须结合 ks考虑尺寸效应 14) 需使用螺栓的拉应力面积 来计算。 必须考虑由杠杆效应引起 的弯曲和拉力，以及由其他原因 引起的弯曲应力。 对于预载螺栓，可能需要考 虑应力范围的减小。 表表 8.1（续（续)：平面构件和机械固定接头：平面构件和机械固定接头 元件 类别 结构元件 说明 要求 100 m=5 单剪切或双剪切螺栓 螺纹不在剪切面上 15) - 装配螺栓 - 无反向荷载的标准螺栓 （5.6， 8.8 或 10.9 级螺栓) 15) 通过螺杆面积来计算。 EN 1993-1-9: 2005 (E) 26 表表 8.2：焊装型材：焊装型材 元件 类别 结构元件 说明 要求 125 连续纵向焊缝： 1) 双面自动对接焊缝。 2) 双面角焊缝。需使用表 8.5 中的 6)或 7)元件来检 查盖板端部。 元件 1)和 2)： 除非由专业人员进行修复 并且已经检查确认正确进 行修复， 否则， 不允许有起 止点。 112 3) 双面自动角焊或对焊， 但 包括起止点。 4) 仅单面自动对接焊缝， 带 有连续的支撑条， 但没有 起止点。 4) 如果这类元件有起止 点，则使用 100 类。 100 5) 手工角焊或对焊。 6) 单面手工或自动对接焊 缝，特别是对于箱形梁。 5)，6)翼缘板和腹板的装配 良好是很重要的。 需要处理腹板边缘， 以确保 根部达到均匀焊透， 没有中 断现象。 100 7) 针对 1)到 6)类的修复后 自动或手工角焊缝或对 接焊缝。 7) 由专业人员磨削去除 所有可视痕迹， 并进行 适当的检查以恢复到 原先类别。 80 8) 间断纵向角焊缝。 8) 基于翼缘法向应力的 。 71 9) 带有高度不超过 60mm 处理孔的纵向对接焊缝、 角焊缝或间断焊缝。 有关高度60mm 的处理孔， 参见表 8.4 的元件 1)。 9) 基于翼缘法向应力的 。 125 10) 纵向对接焊缝， 两面打磨 至 与 加 载 方 向 齐 平 ， 100%无损探伤 112 10) 没有磨削，没有起止点 90 10) 有起止点 140 11) 在空心型材中没有起止 点的自动纵向缝焊 11) 没有超出 EN 1090 规 定公差的缺陷。 壁厚 t12.5mm 125 11) 在空心型材中没有起止 点的自动纵向缝焊 11)壁厚 t12.5mm 90 11) 有起止点 对于全部采用机械焊接的元件 1)到 11)，适用自动焊接类。 EN 1993-1-4: 2006 (E) 27 表表 8.3：横向对接焊缝：横向对接焊缝 元件 类别 结构元件 说明 要求 112 t25mm 时的 尺寸效应： 2 . 0 )/25(tks= 不带垫板： 1) 板材中横向缝接。 2) 在板梁组装前缝 接翼缘板和腹板。 3) 不带处理孔碾压 部件的整个对接 焊缝横截面。 4) 宽度或厚度1/4 斜率的锥形板材 的横向缝接。 所有打磨至平齐于箭 头平等方向上的表 面。 需要使用焊接引入引 出条，随后拆除，平 板边缘需打磨至平齐 应力方向。 使用无损探伤检查双 面焊。 元件 3)： 仅适用于碾压部件的剪切 并重焊接头。 90 t25mm 时的 尺寸效应： 2 . 0 )/25(tks= 5) 板材中横向缝接。 6) 不带处理孔碾压 部件的整个对接 焊缝横截面。 7) 宽度或厚度1/4 斜率的锥形板的 横向缝接。 焊缝高度不要超过其 宽度的10%，要与板 面平滑过渡。 使用焊接引入引出 条，随后拆除，平板 边缘需要打磨至齐平 应力方向。 使用无损探伤检查双 面焊。 元件5和7： 在平坦处进行焊接。 90 t25mm时的 尺寸效应： 2 . 0 )/25(tks= 8) 与元件3)类似， 但 带有处理孔。 所有焊缝打磨至与箭 头方向齐平。 使用焊接引入引出 条，随后拆除，平板 边缘需要打磨至与应 力方向齐平。 使用无损探伤检查双 面焊。 相同尺寸的碾压部件 公差也应相同。 EN 1993-1-9: 2005 (E) 28 80 t25mm时的 尺寸效应： 2 . 0 )/25(tks= 9) 不带处理孔的板 梁横向缝接焊接。 10) 不带处理孔碾压 部件的整个对接 焊缝横截面。 11) 板材、碾压部件或 板梁的横向缝接。 焊缝高度不要超过其 宽度的20%，要与板 面平滑过渡。 没有打磨齐平的焊 缝。 使用焊接引入引出 条，随后拆除，平板 边缘需要打磨至与应 力方向齐平。 使用无损探作检查双 面焊。 元件10： 焊缝高度不要超过其 宽度的10%，要与板面平 滑过渡。 63 12) 不带处理孔碾压 部件的整个对接 焊缝横截面。 使用焊接引入引出 条，随后拆除，平板 边缘需打磨至与应力 方向齐平。 双面焊接。 EN 1993-1-4: 2006 (E) 29 表表 8.3（续（续)：横向对接焊缝：横向对接焊缝 元件 类别 结构元件 说明 要求 36 13) 仅单面对接焊缝。 13) 无衬条。 71 t25mm时的尺寸效应： 2 . 0 )/25(tks= 13) 使用无损探伤检