大跨度钢桥设计及典型案例连载二:钢桁梁及整体节点设计
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% V1 g% k+ ~3 N* V: h4 c* k4 M公路钢桥规范-关于钢桁梁规定
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核心在哪里?结构体系、构件设计、连接构造
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1960年代,我国钢桁梁开始采用焊接与栓接技术。起初是少焊多栓,即工厂焊接制造、工地螺栓连接。, T/ D0 s3 g9 [8 z* a+ U5 f6 t
1990年代京九线孙口黄河大桥开始采用整体节点技术。
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& b) q, S+ V) q2 g整体节点技术: 将节点散件焊接成整体,是显著的技术进步,具有实际的经济与社会效益。
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整体节点技术的优势:* I: }0 V B5 r/ z3 C% O) ^8 i
整体节点节省高强度螺栓,较散拼节点节约30%以上;整体节点不需进行预拼,节省工时及拼装场地 ;整体节点安装省时省力;整体节点的节点刚度大、整体性好。
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节点板: 2 ~' Y4 y# N" B) A. ?# b6 W& j
% D% W0 j/ ^# A7 j- w! e节点板是重要的部件,竖杆与斜腹杆内力全部传给节点板,整体节点箱形弦杆内力50%以上传给节点板,所以节点板起着传递和平衡主桁杆件内力的重要作用,它的厚度计算分为两部分:一是弦杆需要的厚度,二是腹杆连接所需要的厚度。+ C1 f, Z% `$ Z4 t, z- c. P
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箱形杆件的横隔板:2 I1 Y& K8 S% Z" a6 Q5 u& g
隔板是杆件和节点中的重要板件,它的作用有两个:一是保证杆件形状和板间距离的重要零件;二是,在有横梁连接的节点内,将横梁端部的竖向剪力向外侧节点板传递,使内外侧节点板的竖向力达到均衡。 杆件两端和截面变化处须设置横隔板。杆件横隔板由于制造组装顺序关系,往往不能做到周边焊接,这时与竖向腹板或节点板的焊接是必须的。
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横梁与节点连接:
, e3 G- ~8 }1 X横梁与节点连接实际上是横梁接头与节点连接,横梁则是直接与它的接头连接。横梁接头的腹板及翼缘板与节点连接,是整体节点中的又一个重要的构造。1 w, P [& L9 l7 @5 k$ V: a
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1 E! }/ z/ N9 }6 {平联与节点的连接:
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5 O! N8 \0 i# }, v平联与节点的连接,关键是连接的细节处理。平联内侧节点板两端是疲劳抗力的薄弱环节,必须认真处理。具体做法是,先将节点板两端加宽约10mm,以便进行角焊缝施工。焊好后,磨除加宽部分,打磨匀顺,并锤击。
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5 f) d& C. i3 s% p节点内箱形弦杆的角焊缝应力:/ f* i1 n' D; k9 r, ^4 ^* y8 M
箱形弦杆的角焊缝应力在节点范围内和节点范围外显然是不同的。在节点内,斜杆的水平分力首先作用于两块节点板,经由焊缝向上(或下)翼缘传递不平衡力,焊缝承担剪应力。/ \7 e5 N0 \# X8 D# W* ~9 g( f6 R
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设计中的其他细节构造:
4 l, S u' ?! Q' [' p4 @ 钢桁节点板应力水平高,主要原因是主桁构件内力全部由节点板传递、平衡
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1 o1 z8 A* P% H. v/ ^2 s i平联节点板设置
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9 f( i: \" C8 Q: Q2 ~7 Z- @2 S横撑隔板在节点板内、外侧对应设置
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5 K( V. t r# V竖杆在节点板范围隔板,与横梁腹板有一定长度的搭接
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