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大跨度钢桥设计及典型案例连载五:板-桁组合结构新技术

发布者: redflag | 发布时间: 2018-10-1 15:31| 查看数: 317| 评论数: 0|帖子模式

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编者按:, ^( m/ }; Y  W! a9 f# E
        大跨度钢桥设计及典型案例连载系列来源于中铁大桥院技术报告PPT,所有内容均可以在本站免费阅读,如您需要下载完整版PDF请在本帖末尾处下载。
& u# X5 \' P7 v$ ]
内容共包括以下共7篇(点击可直接打开帖子)
% Q. J& W* U! V  ?' U) `8 |2 s
+ E/ _, U1 d( d& t% T* J- B4 l) i. x* B& r: D' y! J1 r* d* J
- c  M& N/ }8 @7 r1 ?- w  J( m5 m
, w: e, T& L. ?+ G
4 i0 l9 d. g1 B
& c, a3 C4 Y$ s6 R* ?. [% ^) [. _8 y% n- w+ ?; d! a
& F0 c8 J, i8 }6 ~0 Y  f& ?2 A( v1 T- @8 }: S2 Y; G
板桁组合结中桥板作主桁弦杆翼缘的部分与第体系力(  结构的整作用)
1 Q/ s! u1 ^9 x" _! ~  T
桥面板参与主桁第一体系作用,提高承载能力、增大体系刚度
2 j' r" I1 K' i
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+ C; U- h6 I3 s$ E
# J* v: j7 L6 N% n
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! Z4 A$ i7 C( W* C. D
0 e* n, Q+ g  o- X3 f9 ^& {" k桥面系参与主桁下弦杆第一体系作用的有效面积比在0.53至0.80( 与下弦杆和桥面系的面积比RA有关)。
% j, {/ m, }- k5 O# t1 Z8 s/ {
截图1.png
- m* {- v6 r2 B, d5 \
在多横梁的整体桥面结构中,传力途径:8 y! W  v1 ~# T9 ^  p- V4 \
路径1( R1):先纵向,后横向,即:桥面板-纵梁-节点大横梁-节点
0 j# y5 H* t1 \, ~% Z. z; {
路径2( R2):先横向,后纵向,即:桥面板-节间横梁-弦杆-节点              
! O" U. u' }9 k# W
" t* y5 Z: t4 n% g& @, o5 M  y路径2占65%,与桥面板连接的主桁弦杆承受节间荷载,为压弯或拉弯构件
' `6 r: F: X. R" L' K& U$ U
  a/ G8 `+ U- g" J8 D
板桁组合结构研究国内七十年代于北江大桥开始,展开了板桁组合结构第一体系作用下桥面板有效翼缘宽度取值的研究,对受力特性的认识是清晰的。板桁结构为空间受力结构,空间作用效应明显,因此:
9 e5 w9 w4 ]# i1 }# B& M1)结构整体性要求板桁连接采用焊接;
# `( v( Y& H8 f0 |. @9 h2)纵横向的刚性连接,要求主桁、横梁等用材应具备良好的焊接性能与厚度方向性能;- W3 v1 F6 T1 k
3)与桥面板连接的弦杆,由承受轴向力为主的构件变为承受压弯或拉弯,应按压弯或拉弯构件设计;
. p' A& [: l7 h% A6 R多年来限于材料与制造技术,板桁组合结构进展不大。现在材料进步、制造水平提高,条件具备,主要需要解决板桁组合结构构造问题。
) m+ W: p( B9 N& r9 P. E6 ?
组合结构板-桁节点构造, r3 ]4 E0 u& F0 \/ ]
截图3.png
0 Z' b( R! b5 G9 _3 J6 I
* J0 e$ L5 Q. ?# O4 r德国高速铁路ICE下承式钢桁-钢桥面板结合桥, O' \7 w" G7 @! a4 F% k: a
节间长度5.2m,采用了开口截面弦杆,节点板穿过桥面板,焊缝过渡处设置圆孔, 构造简单
! E. m' Q) B1 N* t' t( j3 N
) Q( w9 C* i- p6 N6 K3 I
image11.jpg image9.jpg image10.jpg
+ Q& |3 N5 H" ^. I# H9 {" G6 q
德国高速铁路ICE下承式钢桁-钢桥面板结合桥; S% l8 W0 J1 E$ Y
image12.jpg image13.jpg image14.jpg
3 t8 W0 M1 t- I+ q4 ^1 _8 Y! A
丹麦厄勒海峡大桥
+ K6 N) p+ p6 E) ]) f" U桥面钢箱梁、钢桁分别制造
1 d5 w. U% `! ]* H4 U5 [! `: o, X因整节段吊装,板桁可在工厂固定台座上组拼,组装精度可得到保障
, h, Z; z/ J& D# b桥面板与下弦杆上翼缘对接 横梁腹板与下弦杆横隔板对接: ~7 p+ j* t" p6 l; ]3 r' ~: R- x  J
# _8 a1 k+ L, y3 C2 _7 _$ C6 ^
image16.jpg image17.jpg image18.jpg 截图0.png
( M/ |+ ~/ Y8 c* U6 \. h
5 e* I+ \+ V  s. t/ X+ q! x
; O/ O$ Y9 h8 J( c: A: _6 ]日本新干线下弦杆和钢桥面板结合的低高度下承式钢桁桥9 e4 d8 e8 s- ~) b( S$ c" h
下弦杆采用箱型杆件6 s/ c0 E* }; w+ `9 P
采用了节点板穿过下弦杆翼缘的方式
& h; K0 l3 l) \$ Z3 X) t
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: f7 }6 u$ C, L% T( z; i8 Y% K3 q8 U1 j. r
长大跨桥梁特点+ t. @* ~$ F1 {% E, [4 Z% j, g- F
1、箱型弦杆,不能设置焊缝过渡孔, P. G+ r* j( c( Q
2、散件悬臂拼装,板桁在工地连接,隐蔽对接精度不能保证
7 [  o& _6 K- T4 r( B- I& q% e3 J& Z; l- |
image20.jpg image21.jpg
. Q. ^7 e/ |! v) T9 K$ s5 ^2 `
节点板与桥面板两者垂直相交,要解决好桥面板在节点板相交位置的连续过渡。+ d+ z6 V. ?7 i6 s, r$ l) P# n
截图4.png
& u4 e: l' |/ c6 b( ~: K1 j, _四种解决方案——- J; k& d! n' D/ ]* O
: V, s- ]* j( r3 G) L. m0 T% t
1)竖向拼接:板桁分别制造,然后在下弦杆内侧竖腹板两边对焊$ K" r) n$ ?  k* @! Q' j
工地散件拼装时,十字焊承载板难于对齐。
5 A, L9 ~$ t6 S9 u6 Q+ s# {
截图5.png
* Y' p7 q; d! ?" C9 U* n
: l, Q. [# Z* u' k7 Q7 _
2)板桁分别制造,竖向拼接,拼缝位于下弦杆的接头板处
- t2 u' l& _; k2 Q8 c1 C工地散件拼装时,桥面板与下弦杆接头板对接焊的位置易于保证,桥梁全长对接缝增加一条。; {/ n; _: e! U7 R2 ~
截图6.png
2 D" _9 i0 O4 {- G* `6 V; w2 F
3)水平拼接:桥面板连续,节点板分上下两块,在桥面板上下侧对焊/ |, J, b/ G- U! S$ U
节点范围反复拉力作用对接焊不可取。" l. g" H  M% L& Y  i* ^
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: N+ V) x; O3 A3 m+ S3 C% n, A2 ~
% E; K8 o9 m9 a4 @2 y
4)桥面板开槽,节点板上穿桥面板后周边熔透焊接% j# E6 s; C. d. [, H* Q0 ?$ t1 a
制造难度大,工艺复杂。/ r& _& t" T+ d- V( N2 B' D
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% j0 d1 U/ v; V+ B4 f, c8 ^5 F! ?
8 g9 k; O; r6 L6 V; K+ X) J
经过多方案的比选,采用桥面板开孔、节点板穿过围焊的方法。
! x6 P* t  r  D
6 }0 n. j1 \4 L" S
节点板上穿桥面板,制造工艺措施& k) c, \6 H; m: w" p4 W* {
疲劳试验表明,疲劳允许应力纵向与横桥向可达到90、71Mpa。1 |: k) j: @- V5 V+ N9 g* N1 D) ^. n
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/ j& [5 u' |: l7 t( N- c
. F5 ?9 x; _$ ]9 x, H* i- v9 u7 ~& p# }5 M/ V) t+ p
下弦杆连接焊缝
8 s6 a5 U) @: }& M; x4 i% b) B3 `全长范围内采用双侧焊缝' G/ M, E6 J. A, S/ B
image68.png image69.png
/ _& E, ?( S$ U
( N# N1 V) _% b" {; A" B& }0 g' U  e2 }! k" S5 ?
横梁连接焊缝6 l' o! D3 r7 a  c4 E% m0 C& L
双侧部分熔深坡口焊缝& ^- o: V3 {" d! D- B
. X/ h* N8 ~+ o1 D5 c
image70.png image71.png
) v. v1 Y& q* m1 g* [( f" a: `
! S+ u5 M( a# Z3 P+ f# T: `& Q: D* V( \, A( E( ?2 {/ H  }  I3 ~/ z
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