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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公路钢桥规范-关于钢桁梁规定8 Z3 S) V6 [" v/ L# B) J1 r2 C
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& B/ p/ W2 r4 S/ t e7 u& P* S核心在哪里?结构体系、构件设计、连接构造
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# l, T+ D" W; M" ]$ Y" {2 h1960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" a/ Q9 ~: t5 r3 Q1990年代京九线孙口黄河大桥开始采用整体节点技术。8 ^, g3 O, \; K6 Q
8 B; Y7 e4 z3 l/ x6 U( V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。7 }0 t0 x5 ^: u: s5 ~; x; z" }
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! h" y$ [+ D) C$ G整体节点技术的优势:. I* [0 c( a0 f; e! D0 }
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: / C8 I! s# I) J u2 R5 q- o
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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。% F* I& d: S4 u( i+ E$ T" T4 K8 ~; h
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8 W& o& b5 v0 T) s$ _箱形杆件的横隔板:3 Z4 [ Y1 q1 m, h- M* r& i
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。; }! P+ \( Y1 b& y+ b3 ?
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% V/ M2 w% U. C横梁与节点连接:: `1 Q( K* a( l. h6 i; }
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。
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4 t6 ~3 B8 G3 \5 K9 l平联与节点的连接:
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3 _2 l- C& ?" u2 n) z/ y* K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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2 ^+ Z$ n3 i$ ^& H0 a$ S- N节点内箱形弦杆的角焊缝应力:
; D; j" ]5 q4 C$ a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。
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+ C6 ]' ]) x) D; ` Y5 U$ W6 j设计中的其他细节构造:
, ^# n, K. J& d a, U- a4 S9 n 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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平联节点板设置
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横撑隔板在节点板内、外侧对应设置
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竖杆在节点板范围隔板,与横梁腹板有一定长度的搭接/ C; I" i- i9 ^) L, V
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