Geschweißte Konstruktionen sind Schwachstellen in Stahlbrücken. Unter wiederholter Fahrzeugbelastung wird Ermüdungsschaden nach und nach zu einem der Schlüsselprobleme, die die Betriebssicherheit von Brücken beeinflussen. Als Untersuchungsobjekt wurde hochfester Stahl Q550E gewählt. Es wurden statische Zugversuche und Ermüdungsrissausbreitungsversuche am Grundmaterial und an Stumpfschweißnähten durchgeführt, ein Ermüdungsrisswachstumsmodell für Grundmaterial und Schweißverbindungen aufgebaut und die Einflussregel auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ermüdungsrissen an hochfesten Schweißverbindungen in Abhängigkeit vom Spannungsverhältnis aufgezeigt; eine gemeinsame Simulation basierend auf FRANC3D und ABAQUS wurde durchgeführt, wobei durch Sensitivitätsanalyse die wichtigsten Einflussparameter ermittelt wurden. Die Ergebnisse zeigen: Mit zunehmendem Spannungsverhältnis nimmt der Parameter m der Ermüdungsrissausbreitungsgeschwindigkeit zu, lg C nimmt ab, der Schwellenwert des Spannungsintensitätsfaktors sinkt; der m-Wert der Stumpfschweißnaht ist etwa doppelt so hoch wie der des Grundmaterials, der Rissschwellenwert der Stumpfschweißnaht ist höher als der des Grundmaterials und empfindlicher gegenüber dem Spannungsverhältnis; die kombinierte Simulationsmethode kann die Ermüdungslebensdauer von Schweißverbindungen aus hochfestem Stahl genau vorhersagen, bei hohem Spannungsverhältnis haben Probenstärke und Anfangsrisstiefe signifikante Auswirkungen auf die Ermüdungsausbreitung.

Brückenbau; hochfester Stahl Q550E; Schweißverbindungen; Ermüdungsrisse; Finite-Elemente-Analyse