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
编者按:0 m$ f: |# ]) I" P, L
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。
! X5 y N' i$ k( D! `7 d内容共包括以下共7篇(点击可直接打开帖子)
; i r) V: K# ^0 u9 O
) N" h7 N2 V7 t" |: M6 A9 r" D0 q( E) Z- G$ D/ X# n8 O
& W3 ?6 U/ ~' q3 O* B& @1 u% n
! ?7 C% N- L* h0 Z/ |2 C+ y. ^
0 o) u* x+ q1 H; R* P1 A Q5 d- p1 m4 |9 X% @4 o% |$ E' o9 M! `
. X0 N# D1 B# l3 y! f4 h5 E1 t3 t' ~5 o& N
' K; `( d3 i. u9 |公路钢桥规范-关于钢桁梁规定
* X# ^0 Y! @ s
- E1 [* a6 A( c+ I7 W! n- ?( W, K t7 o5 v6 U; @, p, s. I: n( L
核心在哪里?结构体系、构件设计、连接构造 % q0 t m G9 `. z# q& t
0 [9 @4 |: n) E' l
. a7 F( Z5 {/ V6 m$ Q" G" f' s
U! U* q c. L( R. Q. u1960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。
) K7 V. r# T% }/ j1990年代京九线孙口黄河大桥开始采用整体节点技术。1 |/ W, u4 D# W9 ?( ]
+ O! K: E2 ? L/ P7 Z0 ?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。* v) U- h3 O) U8 k, t& {" l
2 a6 B/ _ `1 B4 B. [6 m4 D
8 b/ ] n, r7 a& Z2 U
; O" K! E2 y# P# P
: I- A Z+ H; h* P整体节点技术的优势:
5 C- t; b; s d0 \# E4 ]; H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。
' Q I; p3 ~( c: n
! Y& k+ v3 l; U4 @3 G2 Z7 O: ]2 }. x1 [0 ?- i! A3 e+ K' `3 e
; f8 h/ O$ g1 M' O6 z a
6 t0 M( z- v. z! h5 V
& k+ s! s. t/ A1 A" O节点板: & x5 ?8 _+ ]* S
* C" i$ g* C% x( q4 e( `. L/ u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。
3 Z1 _: M0 |& X. z ]0 L) J! e6 t
- k/ r# X8 m$ P, _; k箱形杆件的横隔板:
% q/ K. v5 S( b. d* b9 d/ ~- l% f6 ^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。
2 @) Q" n" B5 }/ l( s" }/ c9 N" \9 w* s/ U, j+ L
# [" m# }# k, [7 V
横梁与节点连接:
+ `5 v) ]! W' j, `7 z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。. F! N: `9 W0 K: w, ~
, C3 \8 I: Q' `& c
2 }0 n4 \9 b* t/ t9 K
% A+ `* C( v6 _2 G" B6 [4 M
) w: I% }, |$ H( D3 h( m
0 m3 V, k+ g, w4 {% E5 Z平联与节点的连接:
4 C; m" f, o, t" H1 |1 V1 c! V5 N' L4 P/ R. w& S O" z5 Q* c
/ O- X' [$ t/ ^6 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。5 H+ ~; q5 H- H
5 q/ j' n- {+ E
& {! ?7 k d* x. h' R4 S
# u4 u8 [3 \8 d9 W; I
( \, q$ ]& T) R/ f节点内箱形弦杆的角焊缝应力:
. p: h& n* Z3 t# ?3 C; ]. D# c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。
& s4 E( J* p& ?
- m2 r5 l6 q- l& S; W4 q8 q' ^6 t$ }& X+ e% q# ^4 u* W
设计中的其他细节构造:
. B7 X+ N' k' M# p1 L 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1 y/ K$ A0 c( s$ h# _7 @8 M* E0 d
' t; _: S& w4 A4 H( y
+ E, r. y# ^5 x7 G6 e! W
9 | F6 U( I' m. r4 @. N5 x& L# h. U3 D* U& C; A: D5 V. c
& `& r3 r# o3 s7 x+ W) k. J/ s _- v平联节点板设置: D: e! ~0 x& Q7 Y( X4 j7 |. ^ N1 q
( A% Y' N5 }2 @8 `' u
; y& n) o, p1 ~2 l, W. S
6 j# H' B1 S7 h: e
0 G& f6 l4 W5 }3 D/ ~8 S( i' \! d1 z5 b2 ]( ]! g" U* ? s4 y
% \4 N2 {4 o/ Z' J( D+ c# S! f' e9 \
横撑隔板在节点板内、外侧对应设置
$ ~/ s9 z; {, [
7 q3 l* S7 T. t8 B I, g8 e9 }" q" N) d
2 _$ ?) {, A, ]5 i! m6 Q/ ?$ Z. N
3 R$ M6 t3 S6 H, m/ m8 B
% E0 |. d: ]% `) I; r& Q2 Z1 G) u$ Y& S
6 j- A, I/ Z6 ?' V2 I9 R3 d. j7 @ - ]& \- V! D p( w# a+ U
! x# c! K, j, g& ~: a( _9 Z# f6 H1 g
7 b, j3 a' u* X' B0 S& S竖杆在节点板范围隔板,与横梁腹板有一定长度的搭接0 K0 n4 A) \' f6 X2 B% Y) b
8 j1 ?0 t: t9 p+ i8 P8 l6 ^1 S, M2 d
1 Q3 }4 w0 _* r$ n9 ?! a5 X% e* z, k* j y- ]( P5 W
|
|