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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" d& e5 l4 J7 @$ _, S2 @公路钢桥规范-关于钢桁梁规定; Y0 ~6 y) Z- @7 m) t: t
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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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; S9 g5 J9 [. T' a/ Z* g8 K1960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/ H! j; G/ U( C: Q4 O9 M9 V
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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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:
1 Y5 d7 l8 Y* A! O4 K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。/ `7 I5 v$ c' x& `! Y, T: i- j4 n
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节点板:
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( Q8 R8 p y. c2 z1 {5 ?/ m5 `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。! G8 D; H2 F' G |, x( t0 M; M) a
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; c2 V5 U1 d" Q) v箱形杆件的横隔板:1 j# G W( Y/ G3 Y5 Y
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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$ f8 h6 X& M9 Q4 G3 C% k# z5 E横梁与节点连接:
+ i: E# _ O6 U, 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。! W9 l# F- X5 S# ]+ }8 g
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1 B2 g1 b! I7 y& o9 @平联与节点的连接:# [* t/ q0 K/ S! K
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% M i! ^! A9 a8 O6 p g3 M4 g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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节点内箱形弦杆的角焊缝应力:, B- h) G- x+ ^! I/ F( ^
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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( l, f- c& O' ~) U! ?设计中的其他细节构造:8 C2 z' k' Z% u/ Y8 [' `* }) Y
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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& K. W# s/ r4 r/ r7 J5 b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: p' G9 ^* D" `
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1 k9 F0 \, B/ J$ l c6 z3 ~竖杆在节点板范围隔板,与横梁腹板有一定长度的搭接# }. X) y( ~8 L# E
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