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9 N @3 q) N0 K' m" ~ r3 D
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( u3 K$ I# m& ~0 H核心在哪里?结构体系、构件设计、连接构造 n3 {; X" Q$ b# R( x* t/ s
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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。
7 ?' Z( ]' p' I; y% g' i! l; m1990年代京九线孙口黄河大桥开始采用整体节点技术。1 u7 c K# V' {) r3 N% P- m
; E* ~! K, r" |; _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。( }: @# q' {- u
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7 [) Y# D* G$ g5 U$ m3 c整体节点技术的优势:* k# d$ j2 Y2 c" o/ }
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:
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$ T; [: ]' C/ i* P6 l1 y& `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。
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箱形杆件的横隔板:/ k/ W J) j. H/ O' x" K2 m
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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5 ]8 c4 j, o, s. o$ A) \+ I横梁与节点连接:
) k( f) }2 Y. l( O9 M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。: i+ n: V+ q6 k; E$ o
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( x* G" [$ Y& s# q: l) |" B7 C平联与节点的连接:
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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。; V e' J1 N- z( X6 |9 M
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7 J" C7 y m9 s0 u节点内箱形弦杆的角焊缝应力:
. D' y, j3 H ]; N Q, s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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设计中的其他细节构造:
' j% T! M7 S/ v; o g) \ 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, |; H- G2 z% X* H+ {) h
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平联节点板设置- ` ~8 l9 J3 ~1 B3 Y b% d
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横撑隔板在节点板内、外侧对应设置/ ]) v0 J' z9 V" a4 ~+ J5 x
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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! E- } u, Y# Q3 q, p y9 z2 L# v
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