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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( Q2 F. p% |5 Y公路钢桥规范-关于钢桁梁规定 R4 [ p: _, i/ m+ W
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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。: m V6 p; M! _2 [+ N4 e: |* D" Q
1990年代京九线孙口黄河大桥开始采用整体节点技术。0 o* J" c" ]; s8 c/ B
3 F4 r' k+ M% o" E: ~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:
5 Z& V' \6 X' M8 @8 ]3 w/ Q: j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。! U. d' j" D V% {# e
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节点板: : q4 ]. y( x' D% I. n- u- M
) J8 K4 P) |# s" V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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( K4 E2 }: ]$ f5 e L: p" T箱形杆件的横隔板:: f7 j/ p$ p J7 R" w
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。+ a: Q$ Z0 ?; Z" z) U
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横梁与节点连接:
0 _' f8 k+ q) l; z0 b& p7 g& U0 k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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平联与节点的连接:
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! `' m( J- h/ q0 \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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! J9 R2 c: ^5 M4 z1 z: [( y7 `节点内箱形弦杆的角焊缝应力: T3 ]3 i! F5 w5 L* {
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:+ u, S7 B1 |! _* @, `
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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; j% K! \( Y+ R- F0 b平联节点板设置
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# R; a3 c! J" G- F& N$ T横撑隔板在节点板内、外侧对应设置" h/ s$ L: B+ C( t" C1 n
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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3 C; I- z3 n$ a' j1 [4 S
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