F.4.1  钢结构的疲劳可靠性一般按疲劳承载能力极限状态进行验算。根据需要可采用等效等幅重复应力法、极限损伤度法、断裂力学方法。

   1  等效等幅重复应力法

       1)当等效等幅重复应力法以容许应力设计法表达时，疲劳验算应满足下式的要求：

         (F.4.1-1)

       2)当等效等幅重复应力法以分项系数设计法表达时，疲劳作用的设计值可采用结构构件在设计使用年限内疲劳荷载名义效应的等效等幅重复作用标准值乘以疲劳作用分项系数。疲劳抗力可根据结构构造取与等效等幅重复作用相同循环次数的疲劳强度试验确定。此时，疲劳验算应满足式(F.4.1-2)的要求：

         (F.4.1-2)

       式中——结构重要性系数；

           ——考虑等效等幅疲劳作用和疲劳作用模型不定性的分项系数；

           ——疲劳抗力分项系数，当疲劳抗力取值的保证率为97.7％时，＝1.0。

   2  极限损伤度法

       1)当极限损伤度法以疲劳损伤度为验算项目时，其量值为结构承受的不同疲劳作用和相应次数与该作用下破坏的次数之比的总和。根据Palmgren-Miner线性累积损伤法则，疲劳验算应满足式(F.4.1-3)的要求：

         (F.4.1-3)

       式中——为疲劳应力频谱中在应力变程水准下，实际施加的疲劳作用循环次数，当疲劳应力变程水准低于疲劳某特定值时，相应的疲劳作用循环次数取其乘以折减后的次数计算；

           ——为在应力变程水准下的致伤循环次数；

           ——为疲劳损伤度的临界值，理想状态下损伤度的临界值为1.0。

       2)当极限损伤度法以分项系数设计法表达时，疲劳验算应满足下列公式的要求：

       式中——考虑累积损伤准则、设计使用年限和失效后果不定性的分项系数；

           ——考虑疲劳应力变程水准和疲劳作用模型不定性的分项系数；

           ——考虑材料和构造疲劳抗力模型不定性的分项系数。

   3  断裂力学方法

   当钢结构在低温环境下工作时，应采用断裂力学方法。

F.4.2  对需要进行疲劳承载能力极限状态验算的混凝土结构，应分别对混凝土和钢筋进行疲劳验算。可根据需要采用等效等幅重复应力法、极限损伤度法。

   1  等效等幅重复应力法

       1)当等效等幅重复应力法以容许应力设计法表达时，结构验算部位混凝土、预应力钢筋、钢筋的疲劳验算应满足式(F.4.2-1)～式(F.4.2-3)的要求：

       2)当等效等幅重复应力法以分项系数设计法表达时，疲劳作用的设计值可采用结构构件在设计使用年限内疲劳荷载名义效应的等效等幅重复作用标准值乘以疲劳作用分项系数。疲劳抗力可根据结构构造取与等效等幅重复作用相同循环次数的疲劳强度试验确定。此时，结构验算部位混凝土、预应力钢筋、钢筋的疲劳验算应满足式(F.4.2-4)一式(F.4.2-6)的要求：

       式中——分别为考虑混凝土、预应力钢筋、钢筋的等效等幅疲劳作用和疲劳作用模型不定性的分项系数；

           ——分别为混凝土、预应力钢筋、钢筋的疲劳抗力分项系数。

   2  极限损伤度法

   混凝土结构按极限损伤度法进行疲劳承载能力极限状态可靠性验算方法与附录第F.4.1条中第2款所列钢结构的疲劳验算方法相同，其中验算部位的材料为混凝土、预应力钢筋、钢筋。

▼ 展开条文说明
F.4.1、F.4.2  等效等幅重复应力法是以指定循环次数下的疲劳抗力为验算项目；极限损伤度法是以结构设计寿命内的累积损伤度为验算项目。因此等效等幅重复应力法比较简便和偏于安全，极限损伤度法更加贴近实际情况。
本条文列出的三个分析方法，从顺序上有以下考虑：第一个方法，即等效等幅重复应力法，在实际中应用最多；第二个方法，即极限损伤度法，因其计算相对复杂一点，用得少些，但该方法更反映实际的疲劳损伤，因此也推荐作为疲劳验算的方法之一；第三个方法，即断裂力学方法，仅给出了方法的名称和使用条件，这是根据近年青藏铁路等低温疲劳断裂研究，表明低温环境下结构的疲劳不能按照常规理念的疲劳问题考虑，这主要是由于低温下结构破坏临界裂纹长度减小，导致疲劳安全储备下降，表现在裂纹稳定扩展区和急剧扩展区的交界点提前。断裂力学理论能够较为合理地分析和解释低温疲劳脆断破坏现象，进而得出安全合理的评判结果。具体方法因为尚需进一步补充和完善，故未在条文中列出。断裂力学方法是疲劳可靠性验算方法的一部分，设计者在验算低温环境下结构疲劳问题时应予以注意。
公式(F.4.2-3)中n_i的定义中，提到当疲劳应力变程水准△σ_i低于疲劳某特定值△σ₀时，相应的疲劳作用循环次数n_i取其乘以折减后的次数计算，这是因为不同构造存在一个不同的△σ₀，当疲劳应力低于该值时，对结构的疲劳损伤程度降低，因此相应循环次数可以折减。

F.4.3  当结构疲劳需要按使用极限状态进行可靠性验算时，应首先建立正常使用极限状态约束方程。当疲劳作用效应需要且可以线性叠加时，应在正常使用极限状态约束方程中体现。在疲劳使用极限约束值的计算中，要考虑结构材料疲劳而可能引起的变形大。